Мартенситно-ферритные стали
Несмотря на отрицательное влияние δ-феррита на пластичность и ударную вязкость, мартенситно-ферритные стали марок 08X13, 12X13, 20X13, 08Х14МФ и др. находят довольно широкое применение при изготовлении химических аппаратов и энергетического оборудования. Наиболее широкое применение в машиностроении имеют стали марок 08X13 и 08Х14МФ с пониженным содержанием углерода.
Сопротивляемость ХТ и хрупкому разрушению.
С точки зрения свариваемости мартенситно-ферритные стали являются «неудобным» материалом. В связи с высокой склонностью к подкалке в сварных соединениях этих сталей возможно образование холодных трещин. Склонность к образованию трещин при сварке зависит от характера распада аустенита в процессе охлаждения. В случае формирования мартенситной структуры ударная вязкость сварных соединений 13%-ных хромистых сталей снижается до 0,05…0,10МДж/м2. Последующий отпуск при 650…700°С приводит к распаду структуры закалки, выделению карбидов, в результате чего тетрагональность мартенсита уменьшается.
Выбор теплового режима сварки.
Сварка мартенситно-ферритных сталей производится в основном с предварительным и сопутствующим подогревом. Даже для узлов и деталей из стали марки 08X13 с наиболее низким содержанием углерода при сварке рекомендуется подогрев до 150…250°С с последующей термической обработкой.
Термическая обработка.
Из-за опасности образования холодных трещин и просто хрупкого разрушения вследствие резкого снижения ударной вязкости околошовного металла сварные соединения мартенситно-ферритных сталей должны быть подвергнуты термическому отпуску для «смягчения» структур закалки и снятия остаточных напряжений.
Ферритные стали
Высокохромистые ферритные стали являются перспективным конструкционным материалом. По сопротивляемости коррозии ферритные стали 08Х17Т, 15Х25Т, ЭП882-ВИ и другие не уступают хромоникелевым аустенитным сталям, значительно превосходят их по стойкости к коррозионному растрескиванию. При дополнительном легировании Аl и St хромистые ферритные стали 08Х23С2Ю (сихромаль-12) и ЭП904-ВИ могут быть использованы для изготовления оборудования, работающего в условиях окисления при температурах до 1200°С. Широкое применение ферритных сталей позволило бы решить проблему дефицита никеля путем замены ими распространенных в настоящее время аустенитных сталей.
Охрупчивание сталей при нагреве.
Особенностью высокохромистых сталей ферритного класса является их склонность к дополнительному резкому охрупчиванию под воздействием сварочного нагрева. Ударная вязкость и пластичность металла в зоне термического влияния сварных соединений приближаются к нулю.
Выбор теплового режима сварки.
Для сталей ферритного класса подогрев следует назначать, исходя из значения температуры в исходном состоянии и после воздействия термического цикла сварки. С учетом этого во избежание образования трещин сварку, гибку, правку и все операции, связанные с ударными нагрузками, при изготовлении узлов химического оборудования из сталей 08X17Т и 15Х25Т рекомендуется проводить с подогревом до 150…200°С. Ускоренное охлаждение наиболее существенно повышает пластичность стали с низким содержанием примесей внедрения.
Способы сварки и сварочные материалы.
В качестве присадочных материалов для ручной дуговой сварки, автоматической сварки под флюсом и в защитных газах преимущественно применяют хромоникелевые сварочные электроды и проволоки, обеспечивающие получение наплавленного металла типа Х25Н13 с аустенитной структурой.
Термическая обработка.
В связи с невозможностью измельчения структуры ферритных сталей методами термической обработки хрупкость их сварных соединений является необратимой. Термическая обработка, применяемая для сварных соединений сталей ферритного класса, положительно сказывается в основном на снижении уровня остаточных напряжений. Отжиг при 760°С является универсальным для сталей ферритного класса. При этой температуре практически полностью релаксируют остаточные напряжения. Этот режим целесообразен также для устранения восприимчивости к межкристаллитной коррозии.