Микролегированные стали с содержанием углерода 0,1% обладают благоприятной свариваемостью. Свойства сварных соединений при сварке на погонной энергии до 50 кДж/см, как правило, удовлетворяют предъявляемым требованиям. Однако в последние годы возрастает потребность в сталях, допускающих возможность их сварки на повышенных погонных энергиях, достигающих 50−100 кДж/см. С увеличением погонной энергии сварки более 100 кДж/см ударная вязкость металла в зоне термического влияния снижается из-за роста зерна аустенита, образования смеси структур верхнего бейнита, игольчатого феррита и высокоуглеродистого мартенсита.
Влияние легирующих элементов. Благоприятное влияние на ударную вязкость металла шва и зоны термического влияния оказывают следующие факторы: снижение содержания С и N для повышения вязкости матрицы; легирование Ti, образующим труднорастворимые при нагреве нитриды TiN и препятствующие росту зерна аустенита, микролегирование. В с целью повышения дисперсности ферритной составляющей структуры.
Свариваемость микролегированных сталей в значительной степени зависит не только от легирующих и микролегирующих элементов, но и от содержания примесных элементов. В особенности это относится к S, которая повышает склонность соединений к образованию горячих и слоистых трещин [7]. Отмеченное является следствием не только «раскатывания» сульфидных включений при прокатке, но и изменения их состава и физических свойств.
В сталях, содержащих Mn, Ti, Zr, активность элементов по отношению к S последовательно уменьшается при переходе от Zr к Ti, а затем к Мп В сталях, микролегированных V и Nb и содержащих Мп и Сг, активность элементов по отношению к S убывает в следующей последовательностиMn, Nb, V, Сг.
Выбор тепловых режимов сварки. Увеличение погонной энергии сварки сопровождается увеличением количества доэвтектоидного феррита и интенсивным снижением ударной вязкости металла околошовного участка зоны термического влияния сварных соединений. Например, в сварных соединениях стали 09Г2ФБ, выполненных дуговой сваркой под флюсом, значение KCU-60 составляет при q/v = 30 кДж/см не менее 0,8 МДж/м2, а при q/v = 45 кДж/см — не менее 0,45 МДж/м2. По соображениям обеспечения требуемого уровня ударной вязкости KCU-70 0,3 МДж/м2, минимально допустимая скорость охлаждения шд ограничивается для стали 16Г2АФ уровнем 4,6 °С/с, а для стали 1.2ГН2МФАЮ — уровнем 6 °С/с [8].
Применительно к условиям электрошлаковой сварки термоупрочненной стали 10Г2ФР без последующего отпуска значения KCU -400,3 МДж/м2 металла околошовного участка ЗТВ достигаются при w=10−30°С/с, а в условиях ЭШС с последующим отпуском при 670 °C — когда w3°С/с.
