Кристаллизация шва

Первичная кристаллизация металла сварочной ванны схематично представлена на рис. 61.

Кристаллизация шва начинается от частично оплавленных зёрен основного металла за счёт образования дендритов, которые растут в направлении, обратном отводу теплоты.

Рис. 60. Конструкция сварного стыкового шва:

а - без обработки кромок; б - с V–образной разделкой кромок

Рис. 61. Схема кристаллизации сварного шва

Первичная кристаллизация но­сит дискретный характер, вызванный выделением скрытой теплоты плавления кристаллизации на разделе жидкой и твёрдой фаз. Это приводит к образованию слоистой структуры шва. Теплота, выделяемая при сварке, отводится в тело основного металла.

Близлежащие объёмы металла подвергаются термическому циклу, т. е. нагреву до определённой температуры с различной скоростью и последующим охлаждением. Другими словами, объёмы основного металла, подвергнутого температурно-временному воздействию, проходят вполне определённую термическую обработку.

Эти объёмы основного металла принято называть околошовной зоной. Любая термообработка изменяет внутреннее строение сплава и, следо­вательно, его свойства. Поэтому, изучая сварной шов, нужно тщатель­но исследовать околошовную зону. В углеродистой и низколегированных сталях структуру шва можно легко прогнозировать, исходя из диаграмм состояния железо - цементит конечно, с учётом того фактора, что кристаллизация шва далека от равновесных условий.

На участке оплавления структура характеризуется химической неоднородностью. По существу это есть участок сварки. Его протяженность редко превышает 0,50 мм, но свойства металла этого участка чаще всего играют решающее значение. На участке перегрева очень часто наблюдается видманштетт с очень низким запасом ударной вязкости. Эта зона весьма протяженна и может достигать 5 и более миллиметров.

На участке полной нормализации наблюдается мелкозернистая струк­тура с высоким комплексом механических свойств. Далее идёт зона рекристаллизации.

Если сварке подвергался хорошо отожженный металл, то этот участок безопасен. Но в деформированном, особенно холоднокатаном листе, произойдёт резкое укрупнение зерна и, как следст­вие, снижение механических свойств.

На участке старения видимых изменений структуры нет. Но следует помнить, что при отпуске при 100 –500 °С возможно выделение карбидов и нитридов по границам зёрен в виде плёнок, что ведёт к значитель­ному падению вязкости.

Таким образом, в околошовной зоне имеют место серьёзные измене­ния структуры и свойств металла. Поэтому должны быть проведены определённые мероприятия для устранения структурной неоднородности околошовной зоны.

Рис. 62. Структура металла в околошовной зоне

Дата добавления: 2014-11-25