Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 26
Текст из файла (страница 26)
сварке стали средней толщины, Я»„ рис. 10). 1Ю0 Степень гомогенизации аусте- сг нита зависит от тех же параметров термического цикла сварки (Т„,„„, г' и г"). Увеличение Г' и 1" повышает степень гомогенизации. При ручной и автоматической дуговой сварке стали небольшой а толщины (до 10 мм), несмотря на высокие скорости нагрева и относительно малые величины 1' + т" (менее 20 с), уже происходит заметный рост зерна аустенита, однако степень его гомогенизации мала в00 (рис. ! 1).
Вследствие того, что при Ф автоматической сварке под флюсом стали средней толщины (15 — 25 мм) 000 ! величины 1' и г' большие (30 — 100 с), аон т зерно аустенита значительно увеличивается; одновременно повы- 100 Ф 01 Я 0010 З 40100нс шается и степень его гомогенизации.
ЭлектРошлаковаЯ сваРка стали Рис. 9. Диаграмма аннзотермическо. о пребольшой толщины (100 — 200 мм) вращения стали 48 при нагреве: характеризуется весьма длительным пр вн ребы а нем металла около- л — аустеннт; Ф вЂ” феррит: Л вЂ” перлит, Š— диаметр зерна шовной зоны выше Асз (т'+ г = 600 —: 2000 с). В этих условиях гомогенизация аустенита достаточно высока, а размеры зерен приближаются к предельным значениям, соответствующим изотермнческому росту при температуре, близкой к Т, сварочного цикла.
Кинетику превращения аустенита в процессе непрерывного охлаждения при сварке наиболее правильно характеризовать на основе анализа диаграмм аннзотермического превращения. Однако такие диаграммы, построенные применительно к условиям термической обработки, особенно в случае невысокой температуры аустенизации и больших выдержек, не могут быть использованы для разработки технологии сварки без существенных коррективов. На рис, !2 и 13 показана разница в устойчивости аустенита при сварке и термической обработке в зависимости от условий нагрева.
При сварке углеродистой и низколегированной стали без сильных карбидообр зующих элементов вследствие интенсивного роста зерна устойчивость аустера у и нита увеличивается что выражается в смещении превращения в сторону меньш х скоростей охлаждения. Например, у стали 23Г (см. Рис. 12) это смещение велико Кристаллизация ванны, фазовые изменения и режим сварки Процессы в околошовной зоне из-за большой кой обработки ~мж~~ температурах Устенизацнн в случае сварки Рмнчес ( 00 ). Количественно это можно характеризовать сниже- 4020 нием значений скоростей охлаждения, соответствующих 100 и клок 501а мартенсита и появлению феррита в структуре. Для стали 23Г эти скорости охлаждения снижаются соответственно на 65, 22 и 23' С/с. Неполная гомогенизацня аустенита в стали этого типа при 1гкууг сварке сказывается на повыше- 20141 гбкГО4 нии температуры начала образования феррита, перлита и промежуточных структур.
Так, у стали 45 температура образования феррита повышается на 50'С, а у стали 23à — на 20'. При сварке стали 40Х (см. рнс. 13) относительное повыше- ОС ,ум та Оуг 100 02 00 Ог ОНГМ б 10 г 4 б 10 2 4 б Ю . Оклаждавие оа Асз, е О 1 г 4010 г 40100г 401ОООЕиС / чае режимов с ние устоичивости аустенита вследствие роста зерна обна руживается только в слув словиях б медленным охлаждением в области частич У ыстрого охлаждения устойчивость аустенита сниж чнои закалки. Наобо от неполного растворения ка би н та снижается, так как из-за кар идов и очень малой степени гомогенизации аустенита 'с 0 10 г 4 0 10 г 4 0 10~ Оклаккбение ов Аее Рис.
11, Схема изменения размера зерна и степени гомогенизации аустенита по углероду при однопроходной дуговой и электрошлаковой сварке: Аст ! — ручная и автоматическая сварка стали толщиной до 10 мм, размер зерна О,! — 0,3 мм; 2— автоматическая сварка иод флюсом стали толщиной 15 — 23 мм, размер зерна О,З вЂ” 0,4 мм; 3— электрошлаковая сварка стали толщиной ! 00 — 300 мм, размер зерна 0,4-0,6 мм Рис. 1О. Размер зерна (площадь) аустенита стали ряда марок в зависимости от длительности !» пребывания околошовпой зоны выше Асз при охлаждении (Т„„„= 1350 'С; /' =- 1,5 с; на оси ординат справа кружками указан предельный размер зерна в условиях изотермической выдержки при 1350 'С) Рис. 12, Диаграммы анизотермического превращения аустенита стали 23Г в условиях сварки при Т, = 1350'С и скорости нагрева О = 300' С/с (сплошные линии — данные ИМЕТ) и термообработки при Тн = 900' и !в = 5 мин (штриховые линии — данные Вефера и Розе): А — аустенит, Ф вЂ” феррит, П вЂ” перлит, Б — бейнит !цифры в кружках обоз.
начают твердость ио Виккерсу) Рис 13 Диаграммы ани зотермнческого превращения аустенита стали 40Х в условиях сварки (Т „= 1350'С) при скоростях нагрева ои= 1О С/с (сплошные линии — данные ИМЕТ) и 300' С/с (штриховые линии — данные ИМЕТ) и в условиях гермообработки прн Тн = = 840 'С, 1в = 8 мин (штрихпунктирные линии — данные Вефера и Розе) 112 !(ристаллизация ванны, фазовые изменения и режим сварки Процессы в околошовнои зоне 1!3 твердый раствор оказывается сильно обедненным углеродом (прн этих режимах рост зерна в стали 40Х ограничен). На диаграмме аннзотермнческого превращення области образования феррнта н промежуточных структур сдвинуты в сторону больших скоростей охлаждения, причем тем резче, чем выше скорость нагрева. Полностью мартенснтная структура образуется прн скорости охлаждения 36' С/с, т. е.
в 1,6 раза большей, чем прн термической обработке (22' С/с). Следовательно, в условиях сварки наблюдаются две протнвоположные тенденцнн: высокая температура нагрева металла в околошовной зоне способствует росту зерна, особенно прн длительном пребываннн металла выше Аса н увеличнвает устойчивость аустеннта, 'быстрый нагрев н малое время пребывания выше Аса понижают степень гомогеннзацнн н уменьшают устойчивость аустеннта. Для стали без карбндообразующнх элементов нлн с малым нх содержанием характерна первая тенденция, что приводят к смещению области частичной закалки в сторону меньших скоростей охлаждения. В стали, легнрованной карбндообразующнмн элементами, возможен противоположный результат вследствие проявления второй тенденции. Исследовання, проведенные на стали (6), показали, что типичное для сварки противоположное влияние роста зерна н неполноты гомогеннзацнн аустеннта на устойчивость его прн непрерывном охлаждении особенно резко проявляется в случае однопроходной сварки лнстов толщиной !Π— 20 мм нлн наплавкн на этн листы прн относительно высоких значениях погонной энергнн дуги (5 — 10 ккал/см н выше).
Кроме того, прн этих режимах начннают достаточно четко выявляться особенностн стали в отношении роста зерна прн сварке н в то же время еще сохраняется относительно высокая степень неоднородности аустеннта. В связи с этим прн построении большинства днаграмм превращения аустеннта прн непрерывном охлажденнн (аннзотермнческне нлн термокннетнческне диаграммы) в качестве стандартных целесообразно принимать скорости нагрева 150 — 250'С/с, так как онн отвечают указанным выше условиям. Для сплавов титана по тем же соображенням, а также с учетом того, что наиболее широко применяются листовые материалы толщнной 1 — 8 мм, скорость нагрева принимают равной 250 — 350' С/с, что соответствует режимам однопроходной сварки титана толщнной 3 — 5 В с — мм.
соседних с околошовной зоной участках полной перекрнсталлнзацни у стали с снльнымн карбндообразующнмн элементами, как н у углеродистой н низко- легированной стали без таких элементов, устойчивость аустеннта определяется степенью его неоднородности: по мере удаления от околошовной зоны содержание мартенснта в структуре падает, а феррнта — возрастает. Кннетнка фазовых превращений н нзмененнй структуры н свойств прн сварке стали показаны на рнс.
14. Диаграммы превращения 1 типа (оф ) о„) н П типа (оф = оа) с температурными областями диффузионных превращений, не отделенными от областей 'промежуточного н мартенснтного превращений, характерны для исследованной углероднстой н ннзколегнрованной стали различных марок. В стали, в частности тйпа «хроманснлы, с увеличением содержания углерода происходит резкое повышение устойчивости аустеннта. Сталь 40Х практически во всем диапазоне скоростей охлаждения прн сварке имеет структуру мартенснта с остаточным аустеннтом. Так же ведет себя н более высокопрочная сталь типа 45ХНМТА, 40ХГСНМТА н др.
Диаграммы 1П типа с разделенными областями превращений характерны в основном для стали с повышенным содержанием хрома (2 — 3%). Прн низком содержании углерода в стали этой системы легнровання (напрнмер, О,!4а4 С в стали !8Х2ВФ) отчетливо очерчивается область выделения нзбыточного феррнта, а область бейнитного превращения резко сдвигается в сторону малых ско остей охлаждения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
