Факторы, определяющие склонность металла нелегированных и низколегированных сварных швов к образованию горячих трещин, и меры предотвращения трещинообразования

Функции языка.

Главные функции:

Коммуникативная – орудие общения, обмена мыслями.

Мыслеформирующая – как говорит Выготский Л.С. – мысль не просто выражается в слове но и совершается в слове.

Познавательная

Кроме этого можно выделить другие частные функции языка:

- сохраняющая опыт поколений и передающая его следующим поколениям

- констатирующая – служит сообщением

- вопросительная

- апеллятивная (средство призыва, побуждения)

- экспрессивная (выражение настроений, эмоций)

- контактоустанавливающая

- эстетическая (средство эстетического воздействия)

- функция индикатора, показателя принадлежности к определенной группе людей

Склонность сварных швов к образованию горячих трещин определя­ется следующими факторами:

1) химическим составом металла шва, от которого зависят минимальная межкристаллитная пластичность и проч­ность его в опасном интервале температур (в ТИХ), а также длитель­ность пребывания металла в этом интервале;

2) величиной и скоростью нарастания растягивающих напряжений и, соответственно, деформаций в температурном интервале низкой пластичности и прочности;

3) вели­чиной первичных кристаллитов;

4) формой сварочной ванны (шва), от которой зависит направление роста столбчатых кристаллитов, характер их срастания, степень зональной ликвации и расположение осей кристал­литов (точнее межкристаллитных участков) относительно направления растягивающих напряжений.

Влияние химического состава нелегированных и низколегированных швов на их стойкость против горячих трещин

Элементами, обусловливающими образование горячих трещин в металле нелегированных и низколегированных швов, являются прежде всего сера, затем — углерод, фосфор, кремний, медь, никель (при содержа­нии более 2,5 до 4,5%), а также примеси металлов с низкой температу­рой плавления (свинец, олово, цинк). Элементами, повышающими стойкость швов против трещин, ней­трализующими вредное действие се­ры, являются марганец, кислород, титан, хром и, особенно, ванадий.

Для предотвра­щения горячих трещин при повы­шении содержания в шве серы (при данном содержании углерода) или повышении содержания угле­рода (при данном содержании серы) следует соответственно увеличивать количество марганца. Однако при содержании в нелегированных уг­ловых швах углерода, превышающем 0,16%, предотвратить образова­ние горячих трещин таким путем не представляется возможным даже при отношении содержания Мп: S > 50. В стыковых швах та­кое критическое содержание углерода составляет 0,18%, а в наплав­ках— 0,20—0,25%.

Образование горячих трещин в швах на углеродистых и низколегированных конст­рукционных сталях зависит от формы сульфидных включений, распола­гающихся между первичными кристаллитами. Включения в виде пле­нок и цепочек приводят к образованию горячих трещин, а швы с таким же количеством серы, но залегающей по границам дендритов и кристал­литов в виде включений округлой или угловатой формы, стойки про­тив трещин.

Вредное действие углерода на стойкость против горячих трещин нелегированных и низколегированных швов, вероятно, состоит не только в указанном выше усилении ликвации серы, но и в раскис­ляющем его действии (удалении кислорода из металла сварочной ванны), а также в снижении температуры солидуса, т. е. в расширении ТИХ.

Центрами выделений сульфидов на ран­ней стадии кристаллизации металла швов при сварке углеродистых и низколегированных конструкционных сталей являются карбиды титана, а также оксиды алюминия. Причем алюминий и титан, будучи в то же время сильными раскислителями, оказывают полезное действие на форму сульфидных включений только при определенном их содержании. Введение небольших количеств титана сопровождается значительным увеличением количества сложных сульфидных пленок и цепочек, рас­положенных по границам первичных кристаллитов. Количество оксисульфидных включений при этом уменьшается. Дальнейшее повыше­ние концентрации титана в металле шва сопровождается уменьшением количества пленообразных сульфидных включений и появлением слож­ных неметаллических включений угловатой формы, содержащих карби­ды титана и сульфиды. При концентрации титана 0,5—2,0% практи­чески вся сера входит в состав этих сложных включений, а пленки и це­почки сульфидов полностью отсутствуют.

Аналогичное влияние на состав и форму сульфидных включений в сварных швах на углеродистой стали оказывает ванадий. В швах, не содержащих ванадий, включения состоят в основном из железомарганцевых оксидов и силикатов, содержащих сульфиды в растворе и в виде оболочек. При легировании металла шва ванадием включения состоят преимущественно из окислов ванадия и железомарганцевых сульфидов. Наблюдается также некоторое количество сульфидных пле­нок и цепочек. В швах с более высоким содержанием углерода (0,3%) образуются включения карбидов ванадия, которые служат центрами выделения сульфидов. Это уменьшает содержание пленочных и цепочечных сульфидных включений.

Водород не только способствует образованию горячих трещин, но снижает пластичность металла шва, а также вызывает образование пор и флокенов. Применение окисляющей защитной среды (флюс, газ, покрытие электродов) предотвращает образование пор, вызывае­мых водородом.

Фосфор, помимо повышения склонности металла шва к горячим трещинам, снижает его ударную вязкость, особенно при низких тем­пературах. В металл шва фосфор попадает из основного и электродного металлов, а также из флюса и покрытия электродов.

Если содержание никеля в металле нелегированного шва не превы­шает 2,5%, он не оказывает влияния на стойкость шва против образо­вания горячих трещин. При более высоком содержании никеля стойкость сварных швов против горячих трещин резко падает, особенно при одно­временном повышении содержания углерода и серы.

Влияние сварочных напряжений на стойкость против горячих трещин нелегированных и низколегированных сварных швов

Растягивающие напряжения наиболее опасны с точки зрения стойкости сварных швов против горячих трещин в том случае, если они сильно возрастают в момент, когда металл шва находится в температурном интервале хрупкости. Поскольку в реальных условиях ду­говой сварки избежать полностью возникновения растя­гивающих напряжений невоз­можно, стремятся их умень­шить и отдалить начало их возрастания к тому времени, когда металл при остывании приобретает достаточные пла­стичность и прочность. Это может быть достигнуто рацио­нальным проектированием сварных соединений и узлов и рядом технологических мер:

1) пред­варительным подогревом, ко­торый отдаляет момент пере­хода сжимающих напряжений в шве в растягивающие к более низким температурам и уменьшает темп возрастания этих напря­жений;

2) выбором рациональной последовательности выполнения швов, а также способа и режима сварки для обеспечения наибо­лее благоприятной формы шва, направленности кристаллитов относи­тельно его оси и уменьшения сварочных напряжений.

Влияние формы нелегированных и низколегированных швов

на их стойкость против горячих трещин

Как показывает опыт, изменение формы шва существенно влияет на его стойкость против образования горячих трещин при сварке сталей различных классов. При сварке углеродистых и низколегированных конструкционных сталей увеличение коэффи­циента формы шва значительно повышает стойкость наплавленного металла против об­разования горячих трещин, благодаря чему представляется возможным увеличить критическое содержание углерода в шве. Отри­цательное влияние уменьшения коэффициента формы нелегированного или низколегированного шва на его трещиноустойчивость при сварке конструкционных сталей обусловлено направленно-встречной кри­сталлизацией металла и связанной с этим усиленной зональной лик­вацией (образованием так называемой линии слабины в центре шва), усугубляющей микроскопическую дендритную ликвацию серы, кремния и др. Однако при коэффициенте формы шва большем 5 — 6 (например, при автоматической наплавке под флюсом ленточным электродом) стой­кость его против трещин уменьшается.

Дата добавления: 2014-01-11