Теплопроводность, линейное расширение и электросопротивление
Сравнивая физические свойства аустенитных сталей с аналогичными свойствами обычной малоуглеродистой стали, можно сделать вывод, что теплопроводность аустенитных сталей в два раза ниже, коэффициент линейного расширения в полтора раза больше, электросопротивление в пять раз выше, чем у малоуглеродистой стали. У хромистых нержавеющих сталей теплопроводность в полтора раза ниже, коэффициент линейного расширения незначительно меньше, а электросопротивление в два раза выше, чем у малоуглеродистой стали.
Влияние свойств стали на процесс сварки
Знание этих свойств помогает сварщику учитывать поведение сталей при сварке, осознанно корректировать режим сварки и правильно относиться к дополнительным требованиям, предписанным технологическим процессом. Поскольку хромоникелевые стали имеют более низкий коэффициент теплопроводности и высокое электрическое сопротивление, для расплавления их требуется меньше электрической энергии, чем для сварки обычной малоуглеродистой стали.
Разогрев сварочной проволоки
При сварке на одинаковых токах электрод (проволока) из хромоникелевой стали разогревается заметно сильнее, чем электрод из хромистой стали, и намного сильнее, чем из малоуглеродистой стали. Поэтому электроды из аустенитной хромоникелевой стали делают укороченными. Чрезмерный нагрев электрода или конца проволоки, выходящего из мундштука, затрудняет получение необходимых свойств сварных соединений.
Глубина проплавления и влияние на сварные соединения
Изменяется также и глубина проплавления. Так, свариваемые кромки хромоникелевых сталей из-за низкой теплопроводности нагреваются быстрее, и глубина проплавления при одном и том же режиме будет больше, чем у малоуглеродистой стали. Глубина проплавления кромок хромистых сталей также будет больше, чем у углеродистых, но незначительно, так как теплопроводность этих сталей отличается меньше. Особенно заметно это обнаруживается при сварке замкнутых швов малой протяженности, например, на трубах, лопатках, штуцерах и т. п.
Собственные напряжения в сварном соединении
Низкие коэффициенты теплопроводности, а также низкий коэффициент линейного расширения хромистых сталей способствуют образованию в сварном соединении собственных напряжений, меньших по величине, чем у хромоникелевых сталей. Эту особенность необходимо учитывать при выборе режимов сварки. При сварке хромоникелевых сталей надо стремиться к минимально возможной силе сварочного тока. Но даже при сварке на самой малой силе сварочного тока в сварном узле из хромоникелевой стали после охлаждения собственные внутренние напряжения всегда будут больше, чем в таких же сварных узлах из хромистых сталей, так как у хромоникелевых сталей больше коэффициент линейного расширения.
Магнитные свойства аустенитных и хромистых сталей
Хромоникелевые аустенитные стали немагнитны, если они имеют чисто аустенитную однофазную структуру. Поэтому при их сварке исключается магнитное дутье дуги. Хромистые стали магнитны.
Наличие в аустенитной стали феррита или мартенсита делает сталь частично магнитной. Появлению в аустенитных сталях феррита способствует наклеп. Сильно нагартованная растяжением аустенитная сварочная проволока становится магнитной. Это говорит о том, что даже при комнатной температуре наклеп, полученный в результате сильного растяжения, может вызвать структурные превращения — аустенит частично превращается в феррит.