Их образования, структуры и свойств

Характерные зоны в сварных соединениях и особенности

Особенности кристаллизации металла при сварке:

1. Металл ванны находится под одновременным воздействием как источника тепла, так и охлаждающих стенок ванны. Фронт кристаллизации связан с перемещением источника тепла.

2. Распределение температуры по объему ванны неравномерно.

3. Кристаллизация осуществляется с большими скоростями роста кристаллов.

4. Установлено, что кристаллизация металла ванны имеет прерывистый характер. Это основная причина слоистости шва.

Структура шва: тонкое столбчатое слоистое строение

Термический цикл сварки (также как и любая термическая обработка) представляет собой изменение температуры сварного соединения во времени. Условились режимы сварки, при которых скорости нагрева и охлаждения очень большие, называть «жесткими». Под «мягким» режимом понимают такие режимы, при которых металл нагревается и охлаждается медленно.

Сварное соединение состоит из следующих зон.

I. Металл шва. Это та зона, в которой свариваемый металл расплавлялся в процессе сварки, перемешивался с металлом электрода и затем кристаллизовался. Структура шва характеризуется столбчатой формой кристаллов.

Как известно, литая структура металла шва обладает меньшей прочностью и повышенной хрупкостью по сравнению с основным металлом, который, как правило, имеет более высокую прочность и ударную вязкость за счет обработки его давлением (прокатка, ковка и т.п.).

II. Зона сплавления Переходная зона, или зона сплавления (иногда ее называют границей сплавления), отмечена на схеме цифрой 1. У низкоуглеродистых сталей она невелика. Обычно она имеет ширину 0,08-0,1 мм при дуговой сварке и 0,15-0,20 мм при газовой и электрошлаковой сварке.

Присутствуют одновременно жидкая и твердая фазы, что облегчает образование крупного зерна. зона определяет качества сварного соединения.

III. Зона термического влияния представляет тот объем основного металла, который при сварке нагревался ниже температуры плавления, и вызвал изменение структуры и свойств. разделяется на ряд участков.

Участок перегрева (2) у низкоуглеродистой стали включает металл, нагретый от температур 1000-1100 °C до температур, близких к температуре плавления. В связи с этим здесь развивается крупное зерно; перекристаллизация при охлаждении его не измельчает. Характерным признаком перегрева является повышенная хрупкость. Иногда в участке перегрева встречается так называемая видманштеттова структура. Участок отличается пониженными механическими свойствами, поэтому чем он меньше, тем лучше.

Участок нормализации (3) Благодаря процессу перекристаллизации при нагреве и охлаждении и оптимальной температуре этого нагрева имеет место мелкая равноосная структура. Механические свойства этого участка весьма высокие по сравнению со свойствами других участков зоны термического влияния.

Участок неполной перекристаллизации (4) Металл этого участка в процессе нагрева и охлаждения подвергается только частичной перекристаллизации. Отличительной чертой структуры этого участка будет наличие колоний мелких зерен вокруг зерен, имеющих характерные для основного металла размер и форму. Механические свойства этого участка хуже, чем участка нормализации.

Участок рекристаллизации (5) может иметь разную структуру в зависимости от предшествовавшей обработки. У горячекатаной или отожженной перед сваркой стали структура металла не меняется.

Если металл перед сваркой был наклепан (путем холодной прокатки, штамповки, гибки, обработки резанием), то при нагреве происходит процесс рекристаллизации, заключающийся в том, что из деформированных, вытянутых зерен вырастают новые, равноосные зерна.

Участок синеломкости (6) по структуре совершенно не отличается от основного металла. Температура нагрева этого участка 200-500 °С. Характерным для него является снижение ударной вязкости, пластичности из-за выделения примесей по границам зерен в виде субмикроскопических частиц.

Резких границ между зонами нет. Чем протяженнее зона термического влияние, тем хуже качество шва, так как хорошими свойствами обладает из 5 участков только участок нормализации.

Дата добавления: 2014-01-20