20ГСЛ

Особенности электрошлаковой сварки стали 20ГСЛ: ударную вязкость металла в участке перегрева на среднеуглеродистых литых сталях типа 20ГСЛ можно повысить путем выплавки их с ограниченным содержанием серы (не более 0,02%) и достаточным раскислением алюминием (0,02-0,04% свободного алюминия). Подобный эффект достигается при легировании стали и другими раскислителями, особенно церием и цирконием. При оптимальных количествах они образуют тугоплавкие оксисульфидные включения сложного состава и строения шаровидной, овальной или угловатой формы, которые при перегреве располагаются преимущественно внутри зерен.

Химический состав определяет и стойкость против хрупкого разрушения металла шва при электрошлаковой сварке без нормализации. В целях ее повышения необходимо ограничивать содержание в шве углерода и вредных примесей.

Количество газов в металле шва зависит, в частности, от применяемого флюса и может изменяться в значительных пределах. Для уменьшения содержания кислорода рекомендуется применять низкокремнистые и основные безокислительные флюсы (АН-22, АНФ-6 и др.), азота - флюсы на основе CaF₂ и Аl₂О₃. При низком количестве этих газов ударная вязкость наплавленного металла повышается (табл. 9.13. Данные получены при электрошлаковой отливке в кокиль 0 80 мм проволоки Св-10Г2).

Примечание. Содержание элементов в металле отливок: 0.08-0.09% C; 1.2-1.28% Mr; 0.1-0.13% Si; 0.01-0.012% S; 0.011-0.012% P.

Для предотвращения вредного влияния растворенного в феррите азота рекомендуется также связывать его в стойкие нитриды (карбонитриды) введением в металл шва нитридообразующих элементов.

При дуговой сварке склонность швов к хрупкости уменьшают применением присадочных материалов с низким содержанием серы и фосфора. При электрошлаковой сварке вследствие большой доли основного металла в металле шва получение в последнем низких количеств серы и фосфора представляет сложную задачу (если только речь не идет о сталях, улучшенных электрошлаковым переплавом). Однако более важно то, что крупнозернистая первичная структура металла шва при электрошлаковой сварке часто подавляет положительную роль уменьшения количества вредных примесей. В результате шов, содержащий весьма низкие количества серы и фосфора, а порой и кислорода и азота, может характеризоваться такой же ударной вязкостью, как и шов, сильно загрязненный этими примесями. По этой причине в целях существенного повышения стойкости металла шва против хрупкого разрушения необходимо сочетать увеличение чистоты его по вредным примесям с улучшением условий кристаллизации. Последнего можно достичь микролегированием металла шва, например, алюминием или титаном, измельчающими его первичную структуру, а также применением соответствующих режимов и приемов сварки. Детальнее такие возможности улучшения свойств металла шва рассмотрены ниже.

Для повышения ударной вязкости металла шва его следует легировать элементами, способствующими измельчению продуктов распада аустенита в субкритическом интервале температур (например, хромом, марганцем, молибденом) и увеличению ударной вязкости феррита (например, никелем или ванадием, связывающим в нитриды азот, растворенный в феррите). Механические свойства металла шва после высокого отпуска в зависимости от химического состава приведены в табл. 9.14. Легирование никелем, хромом, марганцем или молибденом в количестве до 1% в различных сочетаниях обычно только незначительно повышает стойкость металла шва против хрупкого разрушения. Требуемую его ударную вязкость при 233 К (-40° С) обычно обеспечивает повышенное легирование - до 2% одним из этих элементов. Приведенный в табл. 9.14 химический состав металла швов в ряде случаев можно получить при сварке проволоками Св-08Г2С, Св-12Г2Х, Св-08ХМФ, Св-08ХН2М, Св-04Х2МА, Св-08ХГ2СМ.

Определенные трудности вызывает и получение равнопрочных соединений термоупрочненных сталей в связи с разупрочнением металла в зоне термического влияния. Степень разупрочнения металла, наибольшая в зоне частичной перекристаллизации, может достигать 25-35%, а ширина участка с пониженной твердостью (прочностью) -20 мм.