Остаточные напряжения.
Помимо возникающих прослоек различного характера, снижающих работоспособность сварного соединения, при сварке разнородных сталей необходимо учитывать разность температурных коэффициентов линейного расширения свариваемых материалов. Так, у аустенитной стали типа 18-8 коэффициент теплового расширения отличается от этой же характеристики перлитной низкоуглеродистой стали примерно на 38...44%. Такое различие в коэффициенте теплового расширения нередко приводит к аномальному возникновению значительных остаточных напряжений.
Непосредственно после сварки различие характеристик температурного расширения свариваемых сталей незначительно влияет на распределение поля остаточных напряжений. Это различие сказывается, прежде всего, при повторных нагревах с последующим охлаждением (например, при термообработке или эксплуатации). В этом случае в сварных соединениях сталей разного структурного класса на стадии нагрева и высокотемпературной выдержки, так же как и в однородных сварных соединениях, произойдет снятие сварочных остаточных напряжений за счет прохождения процесса релаксации. Однако при последующем охлаждении по мере восстановления упругих свойств металла соединений в них неизбежно возникнут новые внутренние напряжения, обусловленные различным тепловым расширением разнородных металлов и отсутствием свободной деформации. Эти напряжения в большинстве случаев не могут быть сняты термообработкой и создают опасность как разрушения, так и изменения размеров конструкции во времени. Особенно опасно различие характеристик температурного расширения свариваемых сталей для изделий, работающих при высоких температурах и подверженных действию теплосмеп. Наличие переходных прослоек различного характера еще более усиливает вредное действие остаточных напряжений.
Для уменьшения влияния остаточных напряжений в сварных конструкциях из разнородных сталей (перлитных, мартенситных с аустенитными сталями), работающих в условиях высоких температур (500...580 °С), целесообразно использовать аустенитные стали высокой прочности, отличающиеся умеренной величиной коэффициентов линейного расширения. В этом отношении для сварных узлов, эксплуатирующихся при высоких температурах, перспективно также применение высоконикелевых сварочных материалов, швы которых хорошо работают в условиях теплосмен из-за равенства коэффициентов линейного расширения с перлитной сталью.
Термическую обработку в сварных соединениях разнородных сталей из-за отсутствия эффекта снятия остаточных напряжений и развития диффузионных процессов обезуглероживания и охрупчивания отдельных зон соединения проводить нецелесообразно. Поэтому в соединениях из незакаливающейся при сварке перлитной стали, например низкоуглеродистой с аустенитной, ее не проводят. Если используют закаливающуюся при сварке перлитную или мартенситную сталь, то в жестких соединениях из разнородных сталей ее можно вводить по условию снятия закалки в околошовпой зоне этих сталей.
