Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 33
Текст из файла (страница 33)
При использовании лучев У об лучевых спос ов сварки возтрогое регулирование доли участия каждого нз соединяемых материалов в формировании сварного шва. Особые т ебования в не р, которой степени противоположные требованиям, выдвигаемым при сварке поликристаллических материалов, предъявляют к мета у ения в случае сварки монокристаллнческих материалов, П и таллу сварке поликрнсталлов образование в металле шва а алов, ри ориенти ованных к алле шва равноосных произвольно р нных кристаллов в большинстве случаев рассматривают как положи- тельное явление. При сварке монокристаллов основным т б сохранение к иста овным тре ованием является кита р таллографическои ориентации металла шва соотве т тствующеи шва з р с ллографическои ориентации свариваемых пластин. Об начительной разорнентацни (более 5') и тем более равноосных зерен с проразование в металле извольной кристаллографической ориентацией резко ухудшает работос б р д " снижает их эксплуатационные характеристики.
посо ность основными п ичинами а Как показали исследования по сварке монокристаляов тугоплавких металлов, мог т явиться р ми нарушения монокристаллической структуры ме у повышенное содержание примгсей, находящихся в металле пе е талла шва сваркой или попадающих в металл шва в процессе роцессе сварки, и термические циклы в металле перед сварки, сопровождающиеся существенным йскажением осей а литов, в результате чего в ей растущих кристалр у, чего в процессе роста может наблюзаться существенное от- клонение кристаллографических осей растущих крис таллитов от соответствующих кристаллографических направлений основного металла ( а Успешные ез ьт г алла (затравки).
толщиной около ! — 15 м б ре ультаты по сварке (5] монокристаллов тугоплавких металлов вой сва ки на ежимах, — м были получены прн использовании электроннр р мах, обеспечивающих высокие скорости сварки (>70 м/ч), р о-луче- малую протяженность растущих субзерен и малую степень искривления их осей субгранице об аз ю в процессе роста. При этих режимах углы разориентир 0 овки 0 по центральной не превышают 2 — 3 ' ис. 5 . р, о разующейся на стыке растущих от линии сплавления б ния су зерен, — ' (р . ). Испытания на прочность при изгибе сварных сое- динений монокристаллов вольфрама и основного металла ность сва ных с а показали, что прочр У соединении, выполненных со скоростями сварки более 70 /, не ниже, а и и некото ых р и олее м/ч, ьюнокристаллов (рис. 6). р р ух ориентациях пластин и выше, чем прочность несваре сваренных т ы Ко второй зоне примыкает зона нагрева стали до темпе уры фазовых превращений (температура в интервале от Ась до линии солид са .
ратуры выше темпе а- Общей характеристикой этой зоны является то что в мета ходить полные ст кт ные и фаз труктурные и фазовые превращения, характерные для металла. участков. Непос е ст этои достаточно широкой температурной зоне может быть ыть выделено несколько до температу ы, близкой посредственно к зоне сплавления прилегает участок на е . нагрева металла участок пе ег ева. Та р ур, . кой к температуре линии солидуса и выше 1000'С— р р, ак же как в зоне сплавления, на этом участке наблюдается существенное изменение состава и свойств металла. Зона п а перегрева — это ме т она сплавления и участок сплавах, склонных к та ста вероятного образования горячих и холодных такого рода дефектам. В низкоуглероднстой стали в зоне трещин в нагрева с температурой более 1000'С наблюдается существенный рост зе на особенно при электрошлаковой и газовой сварках, а иног а и об аз манштеттовой структуры.
К этой зоне относите и я второи участок — полнои перекристаллизации. прев а еннй о пако На этом участке металл был нагрет до температуры выше те температуры фазовых темпе ат е были таковы, р р щ ", д ко температура нагрева и время пребывания металла Р УР коны, что существенного роста зерна не наблюдалось. Об при этои для всех зон металла, наг еваемо р го при сварке до температуры выше температуры ь.
щим фазовых превращений, является образование в закаливающихся сплавах закалочных структур, что приводит к снижению пластических свойств металла и при определенных условиях к образованию хрупкого разрушения как в процессе формирования сварного соединения (холодные трещины), так и в процессе эксплуатации изделий. Наибольшую опасность образование 6У,кггlнм РУ УР Р У~ИММ ЛЮ .йЮУ~жа углеродистой стали с содержанием угле- мреууч пуансон рода более 0,3%, низколегированной и /не)(н44~г среднелегированной стали, титановых йУ'Об сплавов и др„причем при том же содер- уемн жанни углерода чувствительность стали (но)[~ооЦн4 к образованию закалочных структур (мартенсита) и склонность к образованию (~ее)/на Я~о] трещин тем выше, чем больше в стали содержится легирующих элементов.
Степень влияния отдельных легирующих вв УУ" О Уув Вв ВО УУгв и/Ч и ЯО Ууе ВВ ЕО К,н Рис. 6. Изменение прочности сварных соединений при изгибе а„ в зависимости от скорости сварки ос, Рис. 5. Изменение угла разориентиров- ки О' по центральной субгранице моно- кристаллического сварного шва в за- висимости от скорости сварки в„ элементов различна и может быть оценена по различным признакам, одним из которых является эквивалент по углероду. Наиболее распространенная формула для подсчета эквивалента по углероду Мп Сг Ч Мо % Сц Р С =С+ — + + — + — + — + — + —. 6 5 5 4 15 13 2 При величине С, = 0,45% сталь склонна к образованию трещин при сварке . и требуются специальные технологические мероприятия для устранения этого нежелательного явления.
Эти мероприятия в основном сводятся к следующему. 1. Создание термического цикла сварки, устраняющего образование закалочных структур (предварительный и сопутствующий подогрев, сварка короткими участками и др.). При сварке с предварительным и сопутствующим подогревом в зависимости от состава сплава температура подогрева колеблется от нескольких десятков до нескольких сотен градусов, В случае сварки с предварительным подогревом снижается мгновенная скорость охлаждения при всех температурах и особенно в области температур наименьшей устойчивости аустенита.
При сварке с сопутствующим подогревом можно задавать любую скорость охлаждения в интервале температур фазовых и структурных превращений. 2. Снижение содержания водорода в металле сварного соединения (улучшение защиты металла сварочной ванны, тщательная подготовка поверхности сваРиваемых кромок и сварочных материалов, использование флюсов и электродных обмазок с низким содержанием водорода и его соединений и др.). 143 142 Свариваемость и структура металла сварного соединения Список литературы 3. Термическая обработка сваренного изделия непосредственно после сварки.
4. Применение технологических приемов, снижающих остаточные напряжения (сварка каскадом, применение приспособлений, создающих напряжения сжатия, и др ) Четвертой зоной сварного соединения является зона нагрева металладотемпературыотлипни Ас, до линии Аса — зона частичной перекристаллизации. Структурные изменения в этой зоне, как правило, не оказывают существенного влияния на свойства сварного соединения при сварке стали в состоянии после отжига. Однако эти изменения следует учитывать в тех случаях, когда производят сварку закаленного металла, так как в этой зоне вследствие распада закалочных структур происходит разупрочнение металла. Такое же явление наблюдается и в зоне нагрева металла до температур более 500' С, но ниже температуры линии Асг, — зоне высокотемпературного отпуска или рекристаллизации (зоне старения для некоторых материалов).
700 000 000 400 000 7 70 700 моя Рис. 7. Зона теплового воздействия и изменения твердости при дуговой сварке стали 30Х ГСА Рис. 8. Влияние температуры нагрева и времени выдержки на склонность стали 12Х18Н9 к межкристаллитной коррозии [1] В этой зоне наблюдается разупрочнение металла, свариваемого в состоянии после упрочняющей термообработки (закалки или закалки с последующим низкотемпературным отпуском и др.) или в наклепанном состоянии (рис, 7). При сварке углеродистой стали (до 0,3% С) в этой зоне может иметь место снижение ударной вязкости, связанное со старением после закалки или с дисперсионным твердением. Зона нагрева металла до температуры, близкой к Асг, является слабым участком (участком разупрочнения) при сварке термически упрочняемой стали перлитного и мартенситного классов как при комнатных„так и при высоких температурах.
В связи с этим длительная прочность сварных соединений термически упрочняемой стали может быть существенно ниже длительной прочности основного металла. Это объясняется большей, чем при комнатной температуре, локализацией разрушения по мягкой прослойке (зоне разупрочнения) при высоких температурах. Зоны нагрева стали в интервале температур 500 — 900'С опасны и с точки зрения коррозионного разрушения.
В этих зонах происходит преимущественное растрескивание сварных соединений нержавеющей стали в хлоридах. В аустенитной нержавеющей стали некоторых марок в зоне нагрева металла в интервале температур 500 — 800' С и в зонах нагрева до больших температур на этапе охлаждения может развиваться процесс образования карбида хрома (Сг,а С,) по границам зерен, в результате чего границы и приграничные области обедняются хромом. При работе сварного соединения в корроэионной среде по этим областям развивается коррозионное разрушение — межкристаллитная коррозия.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
