Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 25
Текст из файла (страница 25)
В течение всего периода роста кристаллиты сохраняют начальную кристаллографическую орнентгцгю, за исключением незначительных искажений, возникающих вследствие иеханьческой деформации дсндритов илн форх:ировання внутри- кристаллической ячеистой или полосчатой субструктуры. По этой причине прн затвердевании поликристаллов в твердой фазе непосредственно за фронтом кристаллизации возникают границы зерен (границы крнсталлитов) представляющие ссбой зону перехода между различно ориентированными кристаллическими решетками. Ширина этой зоны — порядка межатомных расстояний.
В общем случае границы крнсталлитов в лнтом металле являются большеуглсвымн, т. е. образованы сильно разориентированнымн решетками. Исключение составляют границы в столбчатой зоне, где вследствие развития преимущественной ориентации смежные крнсталлиты оказываются слабо разорнентнрованпымн (в сварных швах 5 — 20'). В условиях гладкого фронта крнсталлизации межзеренные границы в столбчатой зоне почти перпендикулярны поверхности раздела между твердой н жидкой фазами. При депдрнтной кристаллизации направление границ между столбчатымн крнсталлитамн определяется условиями конкурентного роста. В замороженной зоне у края слитка или у границы оплавления сварного шва, а также в центральной части литой зоны направление границ крнсталлитов беспорядочное. В условиях яченсто-дендрнтной кристаллизации соседние кристаллиты стыкуются стенками ячеек.
Следовательно, вдоль стенок ячеек, принадлежащих разным кристаллнтам, должны проходить границы между крнсталлитами. Такие границы обладают большой нестабильностью вследствие развитой поверхности и случайной ориентации н за время охлаждения литого металла после затвердевання смещаются в новые, более равновесные положения — с меньшей свободной энергией и площадью поверхности (рис.
7). Миграция границ кристаллитов происходит в интервале температур высокой диффузионной подвиж- „и) и контролируется граничной днфнсстн атомов (Теолклуеа 7 рекристаллилакин узнен ) о много аз выше скорости диффузии в реш Скорость миграции граннц во много Р ' " с ошенню к ячеисто. анн зе ен оказывается смещеннои по В связи с э им сетка р~жц р депдрнтным сегрегац,, ~раж г ням, Итак, несовпадение сетки грани из ен итов обусловлено подсо почожений в более равновесные. своих исходных неравновесных положенкн Одно ременно с миграциен о у й ольше гловых г ан ц , с бзе на).
Она возникает вследствие выса ур сплавов (блок" су зерн~~ б ) О мю нн переползанне и осуществляется по меха» ал- ия бчоков и субзерен не могут обеспечить по уд анболее полно полн чения макроскопичсской сетки большеуг., р . ловых г анин Рис, 7, МигРация границ зеРен в свар сва ных швах ннобия~ а — 500; б — З00 гонизация происходит в те у х сл чаях, когда литои " металл охлаждается с малыми с котемпературному отжигу. б ет я последующему вы о т с б анны ыявляютс в иде по я ка меньше криста вышает нескольких угловых минут, а су гран ков не превышает н ельных фигур травления, Ц В макроскопическом аспекте р сов сменные к т ещнн,технологической п прочности) основаны на тс Р Р Р зия еформацни с измен н в п оцессе его затвердевання и пос поставлении темпа нараста1 д ф оследующего охлаждения 1ИЧМ и ЛТП) (1 4 51 Критерием оценки служит (методы ИМЕТ-2, ИМЕ~-ЦИИИЧМ критическая скорость дефор.
ма ни об азцов при растяж ческих циклов. В мнкроскоих сварки нли в условиях и, ц мита ин сварочных термн теории межкристаллического пическом аспекте эти оценки о снованы на принятых в у рает процесс межзеренного Р Рушення механнзмах котср у ото ых ведущую роль иг а мн ованни кристаллизацноннь прсскальзь'вання Рн ф Рм" Ров проскальзывание, развивающееся за счет де ствия внут их е по жидким межкристалличе сил инициирует разрушение по д шению к действующим нап я „ жениям границах зерен.
ном на поперечных по отнош ое проскальзывание, раскры- б ых т ещин межзеренн граннцах уже ущ Роста зародышевых трещин вакансионным путем по механн; 108 Кристаллизация ванны, фазовые изменения и режим сварки 11роцессы в околошовной зоне 109 зучести. П и этом т е и Р р щ ны возникают на границах, по которым идет проскальзы- Процесс подсолидусного межкристаллнческого раз ш об наличии примесей по г ани ам з разрушения легчается при " по границам зерен.
Сегрегация примесей уменьшает межзе енное сцеплейие, снижает величину поверхност й б Е о тно энергии образующейся полости. еренсли границы зерен в литом металле мигри ют с бол б о няются, а ступеньки по границам сглаживаются. Такой металл не склонен к межкристаллическому разр шению. П и уменьшают скорость миг а ии г а т два встречных процесса: с одной стороны, добавки легирующих элементов Р ц р ниц и тем самым увеличивают опасность зарожм,л дення горячих трещин; с другой стороны, легист рование элементами, образующими высокотемпер урную вторую фазу или повышающими энергию активации диффузии в твердом растворе, уменьшает скорость выделения вакансий по г ани цам или способствует созданию неровных, Р фрагментарных границ, по которым межзеренное проскальзывание затруднено и зародышевые трещины не образуются. Соотношение этих факс с торов можно представить в виде схемы (рнс. 8), канаеамрааая с где область составов сплавов с низкой техноло- Р . 8.3 ис..
ависимость соп о- гической прочностью ограничена, с одной стотивления образованию под- которой ско ость миг а р - роны, концентрацией легирующих добавок при оро т скорость миграции границ зерен ке от состава сплавовт вания свар- ольше скорости межзеренного проскальзь- ы- с другои стороны, — минимальным С вЂ” концентрация легирующего значением скорости межзеРенного пРоскальзлемента; и — миграция тра- зывания, обеспечивающим зарождение гор й гор яче проскальзывание трещины.
Предупреждению горячих трещин обоих методы подавления ми овани типов способств ют все у рассмотренные ранее я формирования крупнозернистой столбчатой структуры а также повышение чистоты сплавов по в е ным п образование при кристаллиза ии ле сплавах, состав кото ых алек таллизации легкоплавких эвтектик в низколегированн х р д от эвтектического и, наоборот, увеличение леги- ы рующих элементов в сплавах, близких к эвтектич в кот орых наиболее часто образуются подсолидусные трещины, екомен легировать элементами, снижающими дифф зионн ю по ви б о ствующими созданию границ зерен фрагментарного строения (Ц. этом отн з технологических и конструктивных факторов наиб ффе ошении являются выбор геометрии ванны и шва с эфф олее эффективными в близкими к е ини е н и шва с коэффнцйентами формы, д н це; применение теплоотводящих подкладок и накла максимальной разориентации оста к накладок с целью роста кристаллов; уменьшение объема ванны за счет ограничения тока; применение импульсных методов сварки.
ПРОЦЕССЫ В ОКОЛОШОВНОЙ ЗОНЕ При сварке плавлением сплавов полиморфных металлов в последовательно протекают п о в околошовнои зоне роста зерна и гомогениза ии р текают процессы фазовой перекрнсталлизации при нагр реве, щение при охлаждении. ции высокотемпературной фазы и последующее е е превра- Рассмотрим эти процессы на примере конструкционной стали и сплавов С увеличением скорости наг ева те стали ( ст и са) постепенно по р а температуры фазовой перекристаллизации вышаются, а интервал Ас,— Аса расширяется (рис.
) ем выше температура конца превращения псрлита Ас1к иферрнтаАс, са, ЛС1 лс,к Асан в аустеннт, тем мельче начальное зерно аустенита и выше температура начала интенсивного роста зерна. В стали, легированной карбидообразующими элементами, температура Асз повышается в большей степени, а рост зерна начинается при более высоких температурах, чем в стали с малым количеством этих элементов.
Наиболее интенсивный рост зерна аустенита в околошовной зоне происходит в период нагрева при температурах, близких к Т „сварочного цикла, При нагреве рост зерна не заканчивается; он продолжается и при охлаждении, но с меньшей интенсивностью. Однако, поскольку длительность пребывания металла околошовной зоны выше Ас при охлаждении 1» в условиях однопроходной сварки обычно на порядок а Р больше длительности при нагреве 1, то влияние 1" на размер зерна часто более существенно (особенно при е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
