Общая характеристика ферритных сталей (сталей ферритного класса).
Хромистые ферритные стали (табл. 1 и 2) во многих агрессивных средах превосходят по коррозионной стойкости хромоникелевые аустенитные стали, не склонны к коррозионному растрескиванию под напряжением.
При дополнительном легировании кремнием и алюминием хромистые стали могут быть использованы для оборудования, работающего в окислительных условиях при высоких температурах.
Широкое применение хромистых ферритных сталей с обычным содержанием углерода и азота сдерживается из-за чрезмерной хрупкости их сварных соединений. Высокая чувствительность к надрезу при нормальной температуре делает их непригодными для изготовления оборудования, работающего под давлением, при ударных и знакопеременных нагрузках. Такие ферритные стали используют для изготовления ненагруженных устройств и изделий.
Хорошая свариваемость хромистых ферритных сталей обеспечиваетcя ограничением в иx составе C и N, образующиx твердые растворы внедрения. Стали, с суммарным содержанием ~0,020% углерода и азота, отличаютcя высокой пластичностью, ударной вязкостью, нe склонны к охрупчиванию пpи сварке. Производство таких сталей возможно в вакуумных печах или с внепечной обработкой (продувкой расплава аргоном или аргон о-кислородной смесью).
Стали, произведенные в открытых печах, вследствие относительно высокого содержания углерода и азота имеют низкую пластичность и ударную вязкость, что затрудняет проведение не только сварки, но и других технологических операций (гибки, вальцовки). Повышению пластичности сталей 08Х 13, 08Х17Т и 15Х25Т способствует их про катка при пониженных температурах (до 820... 850 °С). В этом случае относительное удлинение проката увеличивается до A5 = 25 %, а ударная вязкость достигает 80 дж/см.кв. Улучшению свойств сталей, как и сварных соединений, способствует также термический отпуск при 760 °С.
Сварка ферритных сталей.
Сварочный нагрев отрицательнo влияет нa пластичность хромистых ферритных сталей, уcугубляет иx склонность к хрупкому разрушению. Высoкую хрупкость сварных соединений cвязывают c ростoм величины зерна в 3ТВ.
Интенсивный рост зерна при сварке не удается предотвратить и у сталей с низким содержанием углерода и азота. Однако этот процесс не вызывает их охрупчивания в зоне термического влияния. Это свидетельствует о том, что хрупкость сварных соединений хромистых ферритных сталей связана главным образом с содержанием в твердом растворе примесей внедрения.
Образование холодных трещин в сварных соединениях хромистых ферритных сталей обусловлено резким охрупчиванием металла в ЗТВ. В связи с этим сварку, гибку и правку при изготовлении узлов и деталей из сталей с обычным содержанием примесей рекомендуют проводить с нагревом до 150...200 °С. Существенному повышению пластичности сварных соединений способствует термический отпуск при 760 °С с последуюшим быстрым охлаждением.
Механические свойства сварных соединений зависят от применяемых сварочных материалов (см. табл. 4).
При использовании аустенитных сварочных материалов металл шва отличается высокой пластичностью, ударной вязкостью. При сварке однородными с основным металлом сварочными материалами с обычным содержанием примесей внедрения металл шва и сварные соединения отличаются высокой хрупкостью. Лишь в случае низкого содержания примесей в присадочной проволоке при АрДС сталей ЭП 882-ВИ и ЭП 904-ВИ могут быть достигнуты высокие значения пластичности и ударной вязкости у металла шва.
Сварные соединения всех хромистых ферритных сталей коррозионно-устойчивы во многих агрессивных средах. Легирование металла шва ниобием (или титаном) обеспечивает стойкость против межкристаллитной коррозии как в исходном после сварки состоянии, так и после термической обработки.