20ХГНМ

Марка стали

Вид поставки

В22 - Сортовой и фасонный прокат-ГОСТ  2591-2006;   ГОСТ  2872006;   ГОСТ  113371;   ГОСТ  2590-200. В23 -Листы и полосы- ГОСТ  103-2006; В32 - Сортовой и фасонный прокат-ГОСТ  14955-77;   ГОСТ 1051-73;   ГОСТ  4543-71;   ГОСТ  7417-75;   ГОСТ  8559-75;   ГОСТ  8560-78;

20ХГНМ

Химический состав стали в %

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Mo

0,18-0,23

0,17-0,37

0,7-1,1

0,4-0,7

≤0,035

≤0,035

0,4-0,7

0,15-0,25

Механические свойства стали при Т=20ºC

НД

Режим термообработки

Сечение,

мм

S_t(Мпа)

σв, Н/мм2

δ _{5 ,} %

ψ, %

, KCU, Дж/см2.

Операция

t, ºC

Охлаждающая среда

ГОСТ

ОСТ 4543-71

Закалка

Отпуск

860

150-180

Масло

Воздух

930

1180-1570

7

-

590

Примечание:
Особенности электрошлаковой сварки стали марки 20ХГНМ (и подобных): для сварки среднелегированных сталей с низкой стойкостью против надрывов необходимо применять электроды с возможно более низкой температурой плавления. «Залечивание» несплошностей основного металла жидкотекучим металлом шва может в значительной мере ослабить или даже предупредить (при аустенитном металле шва) образование трещин в соединениях (табл. 9.24). Для уменьшения вероятности возникновения надрывов сварку следует выполнять на повышенном напряжении.

стей основного металла жидкотекучим металлом шва может в значительной мере ослабить или даже предупредить (при аустенитном металле шва) образование трещин в соединениях (табл. 9.24). Для уменьшения вероятности возникновения надрывов сварку следует выполнять на повышенном напряжении.

С увеличением содержания легирующих элементов повышается устойчивость аустенита, поэтому при охлаждении он распадается у межкристаллитных границ при более низкой температуре и в меньшей степени подвергается отпуску, чем в теле зерна. Последующая закалка с отпуском не устраняет полностью химической неоднородности и не может исключить ее влияния на ударную вязкость металла шва. Последняя зависит также от ширины ликвационных прослоек и размеров кристаллитов, которые при электрошлаковой сварке в 4-10 раз больше чем при дуговой или электронно-лучевой. Поэтому даже после закалки (нормализации) с отпуском не всегда удается поднять ударную вязкость высокопрочного металла шва до уровня основного металла. В среднелегированных сталях повышенной прочности в большинстве случаев перекристаллизация восстанавливает ударную вязкость металла швов до требуемого уровня. Представление о типичных структуре и свойствах металла шва дают табл. 9.26 и рис. 9.19.

Для повышения ударной вязкости необходимо выбирать оптимальное легирование металла шва или прибегать к специальным мерам. Весьма эффективны, например, ковка сварных соединений

или применение чистых по вредным примесям и газам основного и присадочного материалов. Так, например, ударная вязкость металла шва в закаленных соединениях из стали 35ХН3МФА, сваренных проволоками аналогичного состава, возрастает после ковки от 0,52 МДж/м² (5,2 кгсм/см²) до 1,34 МДж/м² (13,4 кгс х м/см²). На стали 25ХНЗМФ ударная вязкость закаленного металла шва составляет 0,89 МДж/м² (8,9 кгс м/см²). Применение стали и присадочных материалов после электрошлакового переплава повышает ударную вязкость металла шва до 1,56 МДж/м² (15,6 кгс^.м/см²), а после дополнительной ковки - до 2,2 МДж/м² (22 кгс^.м/см²).

Задача получения требуемой ударной вязкости металла шва, в особенности при низких температурах, усложняется в тех случаях, когда невозможны нормализация или закалка сварного соединения. Для металла шва, не подвергнутого перекристаллизации и сохранившего первичную крупнокристаллическую столбчатую структуру, особенно важна благоприятная вторичная структура - высокая дисперсность частиц второй фазы и равномерность их распределения, отсутствие видманштеттовой структуры и ферритных оторочек по границам кристаллитов, чистота границ зерен и т. д. Получение такой структуры путем выбора рационального легирования шва дает заметное повышение его хладостойкости в состоянии после отпуска. Металл шва, например, типа ХГН и ХГНМ имеет низкую ударную вязкость в состоянии после отпуска уже при 253-243 К (-20 -30° С). Повышение содержания никеля, марганца или хрома до 1,8-3% в металле швов типа ХГН2М, Х2ГНМ, Х2Г2М позволяет получить требуемую его ударную вязкость при 233-213 К (-40 -60° С).

Важным преимуществом электрошлаковой сварки является возможность в больших пределах изменять ширину шва и таким образом увеличивать долю основного металла в металле швов и стойкость их против кристаллизационных трещин. Благодаря последнему обстоятельству при сварке среднелегированных сталей удается повышать содержание в шве углерода и легирующих элементов практически до уровня основного металла и получать равнопрочные соединения. При выборе присадочных материалов и режимов сварки необходимо учитывать, что с увеличением содержания углерода, серы и никеля технологическая прочность металла шва понижается. Практически не оказывает на нее влияния кремний (до 1%), хром (до 4%) и молибден (до 0,5%). Введение марганца в количестве 0,5-1,5% обычно повышает стойкость средне-легированного металла шва против кристаллизационных трещин