Общая характеристика мартенситно-ферритных сталей (сталей мартенситно-ферритного класса).
К этому классу относят стали с частичным γ > α(м)-превращением. Термокинетическая диаграмма у этих сталей состоит из двух областей превращения. При температурах >600 °С при низкой скорости охлаждения возможно образование ферритной составляющей структуры. При больщой скорости охлаждения <400 °С наблюдается бездиффузионное превращение аустенита в мартенсит. Количество образовавшегося мартенсита зависит от содержания углерода и скорости охлаждения.
Содержание хрома в мартенситно-ферритных сталях 13 ... 14 %, что оптимально по коррозионной стойкости. Такой уровень легирования хромом обеспечивает пассивацию поверхности в агрессивных средах, связанных с нефтехимическим производством; в воде высоких параметров, в том числе с борным регулированием. Дальнейшее повышение содержания хрома практически без увеличения коррозионной стойкости сталей в указанных средах способствует формированию в их структуре значительного количества ферритной составляющей. Стали с большим содержанием δ-феррита в структуре отличаются повышенной склонностью к хрупкому разрушению, их сварка связана с риском образования холодных трещин.
Мартенситно-ферритные стали находят довольно широкое применение для изготовления нефтехимической аппаратуры и энергетического оборудования (табл. 1 и 2).
По свариваемости мартенситно-ферритные стали являются неудобными материалами. В связи с неизбежной подкалкой при сварке сварные соединения мартенситно-ферритных сталей склонны к образованию трещин замедленного разрушения. Кроме того, при перегреве в 3ТВ часто наблюдают трещины хрупкого разрушения.
Ударная вязкость металла в 3ТВ сварных соединений 13%-ных хромистых сталей снижается до 10 дж/см.кв. В случае низкого содержания δ-феррита последующим термическим отпуском при 700 °С, способствующим распаду структур закалки и выделению карбидов, можно повысить ударную вязкость металла в 3ТВ до 50... 100 Дж/см.кв.
Сварка мартенситно-ферритных сталей.
При способах сварки, способствующих значительному перегреву металла в 3ТВ с образованием структуры с большим содержанием о-феррита, термический отпуск мало влияет на ударную вязкость, в результате чего сварные соединения отличаются высокой хрупкостью и не годятся для нагруженных конструкций.
Эффективным способом снижения содержания ферритной составляющей в структуре хромистых сталей является легирование их углеродом и никелем.
Образование большого количества δ-феррита в структуре околошовного металла характерно для 13 ... 14%-ных хромистых сталей с <0,1 %С. В участках ОШ3 сварных соединений, нагреваемых до температур, близких к температуре солидуса, количество δ-феррита в структуре может быть подавляющим. Ширина таких участков мало зависит от температуры подогрева при сварке, но возрастает с погонной энергией сварки.
Мартенситно-ферритные стали сваривают, как правило, с предварительным и сопутствующим подогревом (табл. 3).
Для низкоуглеродистой стали 08Х14МФ подогрев при сварке не при меняют, так как легирование карбидообразующими элементами снижает эффективное содержание углерода. Способы сварки и применяемые для мартенситно-ферритных сталей сварочные материалы приведены в табл. 4