Низколегированные стали содержат в сумме до 2,5 % легирующих элементов.
Из низколегированных сталей в сварных соединениях используют как простые конструкционные (машиноподелочные и строительные), так и теплоустойчивые. Они отличаются по эксплуатационным свойствам, а также чувствительности к процессу сварки. Свойства низколегированных конструкционных сталей в известных пределах регулируют изменением содержания углерода и легирующих элементов.
С увеличением содержания углерода свариваемость стали ухудшается из-за повышения вероятности образования горячих и холодных трещин. Повышение вероятности образования горячих трещин при увеличении содержания углерода обусловлено склонностью углерода к ликвации, а холодных трещин — тем, что углерод снижает температуру мартенситного превращения и способствует формированию малопластичного (двойникованного) мартенсита. Объемные изменения (увеличение объема) при превращении аустенита в мартенсит с повышением содержания углерода возрастают. Это приводит к увеличению внутренних напряжений.
В связи с отмеченным в сварных конструкциях применяют в основном
низкоуглеродистые стали повышенной прочности, содержащие до 0,23 % С и
относящиеся к перлитному классу. Они обладают достаточной прочностью и
относительно хорошей свариваемостью.
Низколегированные стали поставляют в
основном в горячекатаном состоянии или после нормализации.
В последние годы получили применение высокопрочные низколегированные стали с мартенситной или бейнитной структурой (14Х2ГМР, 14ХМНДФР и др.), которые наряду с высокими механическими свойствами обладают удовлетворительной свариваемостью.
Сочетание подобных свойств достигается за счет комплексного многокомпонентного легирования стали при малом содержании углерода. Малое содержание углерода обеспечивает при охлаждении аустенита в зависимости от скорости его охлаждения получение металла со структурой реечного мартенсита или бейнита.
Реечный (или дислокационный) низкоуглеродистый мартенсит, упрочняемый в результате формирования в процессе превращения дислокаций, в отличие от пластинчатого (или двойникованного) мартенсита, образующегося в сталях с содержанием свыше 0,22 % С, более пластичен. Поскольку мартенситное превращение при малом содержании углерода протекает в области относительно высоких температур (выше 350 °С), то оно сопровождается сравнительно низкими напряжениями. Все это снижает вероятность образования холодных трещин при сварке подобных сталей.
Стали повышенной прочности и особенно высокопрочные, благодаря относительно большому соотношению σт/σв, чувствительны к концентраторам напряжений. Это необходимо учитывать при разработке конструкций и режимов сварки, добиваясь плавных переходов в зоне сварных соединений.
Низколегированные теплоустойчивые стали относятся в основном к перлитному
классу (например, сталь 12Х 1МФ). Они характеризуются достаточной
жаропрочностью, жаростойкостью, запасом пластичности и стабильностью структуры
при температурах до 600 °С,
Повышенная прочность стали в области высоких
температур достигается за счет упрочнения легирующими элементами а-твер-дого
раствора железа и формирования устойчивых карбидов, не склонных к
коагуляции.
Теплоустойчивые стали упрочняются термообработкой. Однако, как правило, стали используют или в отожженном состоянии, или после нормализации и высокого отпуска (при температуре 650—750 СС в зависимости от марки стали).
