ваться (ползти или течь) под воздействием длительных постоянных нагрузок. Пределом ползучести называется напряжение, при котором через определенный промежуток времени, например 100 ООО ч, при данной температуре деформация ползучести получает заранее заданную величину, например 1,0-1,5%.

Длительную прочность характеризуют напряжения, вызывающие разрушение металла от действия приложенной статической нагрузки при заданной температуре за определенный отрезок времени.

Жаростойкость представляет собой способность металлов противостоять химическому разрушению в атмосфере воздуха и коррозионных средах при высоких температурах.

Применение теплоустойчивы-Х сталей обеспечивает возможность нормальной эксплуатации конструкций в условиях высоких температур при значительных напряжениях и в особых средах, способствующих химическому и механическому разрушению металла. Наиболее широко теплоустойчивые стали применяют при изготовлении паровых энергетических установок. Для повышения жаропрочности сталей в их состав вводят легирующие

Таблица 10-4

Состав и механические свойства

некоторых низколегированных среднеуглеродистых сталей (ГОСТ 4543-71)

Примечание. Механические свойства стали приведены для ее состояния после закалки и отпуска

ЛёкёнТы (Mo, W и V), энергично повышающие температуру разупрочнения стали при нагреве. Для обеспечения жаростойкости жаропрочных сталей в их состав вводят хром, образующий плотную защитную пленку на поверхности металла.

Существует большое количество сталей с различным уровнем жаропрочности. Низколегированные стали обладают меньшей жаропрочностью, чем высоколегированные стали, однако для определенных условий работы их жаропрочность оказывается достаточной. В табл. 10-2 и 10-3 приведены данные о составе и механических свойствах некоторых марок низколегированных сталей, применяемых для изготовления сварных конструкций в котлотурбостроении и работающих при температуре 450- 580° С. Эти стали обладают хорошими технологическими свойствами и не склонны к тепловой и отпускной хрупкости.

Низколегированные среднеуглеродистые конструкционные стали применяют в машиностроении обычно в термообработанном состоянии. Для этой группы сталей характерны содержание более 0,22% С и склонность к закалке в условиях термического цикла сварки (табл. 10-4). Технология сварки низколегированных среднеуглеродистых сталей подобна технологии сварки среднелегированных сталей (см. §§ 10-5, 10-6, 10-7).

§ 10-2. Сварка низколегированных сталей

Особенности технологии сварки низколегированных низкоуглеродистых сталей. Низколегированные низкоуглеродистые конструкционные стали, как правило, используют для изготовления ответственных сварных конструкций.

По реакции на термический цикл низколегированная низкоуглеродистая сталь мало отличается от обычной низкоуглеродистой. Различия состоят в основном в несколько большей склонности к образованию закалочных структур в металле шва и околошовной зоне при повышенных скоростях охлаждения. До недавнего времени считали, что металл шва низкоуглеродистых низколегированных сталей, например 17Г1С, 14ХГС и др., имеет только феррито-перлитную структуру. Поэтому предполагали, что структурные изменения в шве при разных режимах сварки сводятся в основном к изменению соотношения между ферритной и перлитной составляющими, а также изменению степени дисперсности структуры.

Более углубленные исследования показали, что при повышенных скоростях охлаждения в швах этих сталей кроме феррита и перлита присутствуют также мартенсит, бейнит и остаточный аустенит. Обнаруживаемый в таких швах мартенсит - бесструктурный, а бейнит представляет собой феррито-карбидную смесь высокой дисперсности. Количество указанных структурных составляющих изменяется в зависимости от температурного цикла сварки. При уменьшении погонной энергии количество мартен-

Ш0 6000 8000 10000 12000

Риг. W-1. Изменение количества структурных составляю щих и твердости швов на низкоуглеродистой кремне-марганцевой стали (0,14% С; 1,1% Мп; 0,75% Si) в зависимости от погонной Энергии:

/ - мартенсит; 2 - перлит,

S - остаточный аустенит, 4 - твердость

сита, бейнита и остаточного аустенита в металле шва повышается (рис. 10-1) и дисперсность их увеличивается. Так,

количество закалочных структур в швах на иизкоуглеродистой кремнемарганцевой стали толщиной 12 мм при сварке с погонной энергией qlv = 4 ккал/см и скорости охлаждения в интервале температур 400-600° С, примерно равной 4,5° С/с, составляет 10-11%.

В швах, выполненных с большой погонной энергией, количество этих структур резко уменьшается. Структура швов на этой же стали при погонной энергии 13 ккал/см и скорости охлаждения примерно 0,5--0,6° С/с состоит только из феррита и перлита. Мартенсит и бейнит образуются также и в околошовной зоне сварных соединений, например стали 14ХГС. Их количество при сварке такой стали максимально (около 3%) в участке перегрева и снижается по мере удаления от линии сплавления.

При небольшом количестве закалочных структур их влияние на механические свойства сварных соединений незначительно в связи с равномерным и дезориентированным расположением этих составляющих в мягкой ферритной основе. Однако при увеличении доли таких структур в шве и околошовной зоне пластичность металла и его стойкость против хрупкого разрушения резко ухудшаются. Дополнительное легирование стали марганцем, -кремнием и другими элементами способствует образованию в сварных соединениях закалочных структур. Поэтому режим сварки большинства низколегированных сталей ограничивается более узкими (по значению погонной энергии) пределами, чем при сварке низкоуглеродистой стали. В ряде случаев, например при микро- легировании ванадием, ванадием и азотом, а также другими элементами, склонность низколегированной стали к росту зерна в околошовной зоне при сварке незначительна.

Для определения реакции низколегированной стали на термический цикл сварки проводят комплекс испытаний (см. §4-3). С целью снижения разупрочнения в околошовной зоне термоулуч-шенные низколегированные стали следует сваривать при минимально возможной погонной энергии.