Сварка в машиностроении.Том 2 (1041437), страница 22
Текст из файла (страница 22)
На угастке неьюлной пер»кристаллизации металл нагревается до температур между точками Ас, и Ась, поэтому этот участок характеризуется почти нег1мснившимнся первоначальпымн ферритными и перлитными зернами и более мелкими зернами фсррита н перлига после перекристаллизацни, а также сфероидизацисй перлитных участков. На участке рекрнсталлизацин металл нагревается в интервале температур от 500 — 550' С до температуры точки Ас,, и поэтому по структуре оп незначительно отличается от основного.
Если до сварки металл нодвергаегся пластической деформации, то при нагреве в нем происходит сращивание раздробленных зерен ОснОВнОГО металла — рекристаллизацня, При значительной выдержке прн этих температурах может произойти значительный рост зерен, Механически» свойства металла этого участка ьюгут несколько снизиться вследствие разупрочнения из-за снятия наклеча. При ни реве металла в интервале температур от 100 до 500' С (участок синс- ломкости) его структура в процесс» сварки нс претерпсва»т видимых изменений. О„ ако металл на этом участке может обладать пониженной пластичностью и Колько повышенной прочностью. У некоторых сталей, содержащих повышен- количество кислорода и азота (обычно кипящих), металл на этом участке ~~дг резко сниженную ударную вязкость и сопротивляемость разрушению. При многослошюй сварке, ввиду многократного воздействия термического цикла сварки на осноьной металл в околошовной зоне, строение и струкгура зоны рмического влияния несколько зименяются.
При сварке длинными участками Низкоуглеродистал сталь 6(еталл шба Р Жидклсть Рис. 2. Схема строения зоны термического влияния сварного шва при дуговой сварке после каждого по:ле ~ующего прохода предыдущий шов подвергаезся свеообРазному отпуску. При сварке короткими участкамн шон и околошовная зона Фительное время находятся в нагретом сосгояннн. Кроме изменения структур, ~то увеличивает и протяженность зоны тс!.мяч»»ко~о влияния.
Наличие в низколегированных сгзлях легирующих эл»мснгов (которые растворяются в феррите " измельчают перлнтную составляющую) то!зыознт при охлаждении процесс Распада аустенита и действует равносильно некоторому увеличению скорости о"лаждения. Поэтому при сварке в зоне термического влияния (см. рнс. 2) па Рчьютках, где металл ни рсвзется выше температур точки Ас, (прх повышенных скоростях охлаждения), могут образовынагься закзлочныс структуры. При этом талл нагревающийся до темп»1затур значительно Выш» тсмперат)ры точки Асз, будет иметь более грубозсрнистую структуру. Прн сварке термических упрочнениых сталей на учасгках рскристаллчзацнн и снпепомкостн может пронзойти 95 Сварка низкоуглеродистых и низколегированных сталей 94 1)би(ие сведения о свариваелгости отпуск металла, характеризующийся структурой сорбита отпуска, с понижением его прочностных свойств.
Технология изготовления сварных конструкций из низколегированных сталей должна предусматривать минимальную возможность появления в зоне термического влияния закалочных структур, способных привести к холодным трещинам, особенно при сварке металла больших толщин. При сварке термически упрочненных сталей следует принять меры, предупреждающие разупрочнение стали на участке отпуска. При электрошлаковой сварке структура металла швов может характеризоваться наличием зоны 1 крупных столбчатых кристаллов (рис. 3, а), которые растут в направлении, обратном отводу тепла, зоны 2 тонких столбчатых кристаллов, характеризуемой меньшей величиной зарин и несколько большим их отклонением в сторону теплового центра, и зоны 8 равноосных кристаллов, распола- гающейся посередине шва.
1 2о Строение швов зависит от способа электрошлаковой сварки, химического состава металла шва и режима сварки. Повышение содержания в шве углерода и марганца увеличивает, а уменьшение интенсивности теплоотвода, наоборот, уменьшает ширину зоны 1. При сварке проволочными электродами могут быть только первые две зоа) ю) ны (рис. 3, б) или какая-либо одна из них, Мета. л швов, имеРис. 3. Схема строения структур металла шва при электрошлаковой сварке пониженную стойкость против кристаллизационных трещин. Медленное охлаждение швов при электрош.заковой сварке в интервале температур фазовых превращений способствует тому, что их структура характеризуется грубым ферритно-перлитным строением с утолщенной оторочкой феррита по границам кристаллов. Термический цикл околошовной зоны при электрошлаковой сварке характеризуется ее длительным нагревом и выдержкой при температурах перегрева и медленным охлаждением.
Поэтому в ней могут образовываться грубые вндманштегговы структуры, которые по мере удаления от линии сплавления сменяются нормализованной мелкозернистой структурой. В зоне перегрева может наблюдаться падение ударной вязкости, что устраняется последующей термической обработкой (нормализация с отпуском). Термический цикл электрошлаковой сварки, способствуя распаду аустенита в области перлитного и промежуточного превращений, благоприятен при сварке низкочегированных сталей, так как способствует подавлению образования закалочных структур. Основным фактором, определяющим после окончания сварки конечную структуру металла в отдельных участках зоны термического влияния, является термический цикл, которому подвергался металл в этом участке при сварке.
Решающими факторами термического цикла сварки являются максимальная температура, достигаемая металлом в рассматриваемом объекте, и скорость его охлаждения. Ширина и конечная структура различных участков зоны термического влияния определяется способом и режимом сварки, составом и толщиной основного металла. Р ближенным.
П ассмотренное выше разделение зоны термического влияния является р- приенным. Переход от одного структурного участка к другому сопровожд ается Р уточными структурами. Кроме того, диаграмму железо — углерод мы Рассматривали статично, в какой-то момент существования сварочной ванны.
тельности температура в точках зоны термического влияния изменяется во времени в соответствии с термическим циклом свзрки. Обеспечение равнопрочности сварного соединения пря дуговой сварке низкоу1леродистых и низколегированных нетермоупрочненпых с галей обычно не выУывает затруднений. Механические свойства металла околошовной зоны зависят т конкретных условий сварки и от вида термической обработки стали до сварки.
При сварке ннзкоуглеродистых горячекатаных (в состоянии поставки) сталей при толщине металла до 15 мм на обычных режимах, обеспечивающих небольшие скорости охлаждения, структуры металла шва и околошовной зоны примерно такие, какие были рассмотрены выше. Поьышенне скоростей охлаждения при сварке на форсированных режимах металла повышенной толщины, а также однопроходных угловых швов при отрицательных температурах н т. д. может привести к появлению в металле шва и на участках перегрева полной и неполной рекристаллизации в околошовной зоне закалочных структур.
Повышение содержания в стали марганца увеличивает эту вероятность. При этих условиях даже при сварке горячекатаной низкоуглеродистой стали марки ВСт3 не исключена возможность получения в сварном соединении закалочных структур. Если эта сталь перед сваркой прошла термическое упрочнение — закалку, то в зоне термического влияния шва на участках рекристаллизации и сннеломкости будет наблюдаться отпуск металла, т. е.
снижение его прочностных свойств. Изменение этих свойств зависит от погонной энергии, типа сварного соединения и условий сварки. Изменение свойств металла шва и околошоьной зоны при сварке низколегированных сталей проявляется более значительно. Сварка горячекатаной стали способствует появлению закалочных структур на участках перегрева и 7. влияние погонной энергии сварки на нормализации. Механические свойства пведел прочности сварных соечинеии» металла изменяются больше чем прн теРмоуппочненной стали 4 с те моуп очненной стали 14хгс сварке низкоуглероднстых сталеи. Термическая обработка низколегированных сталей — чаще всего закалка (термоупрочнение) с целью повышения их прочности при сохранении высокой пластичности, усложняет технологию их сварки.
На участках рекристаллизации и синеломкости происходит разупрочнение стали под действием высокого отпуска с образованием о„, кгс/мм~ сварного соединения при сварке с я1и, кал/см Толщина стали, мм стали 2000 73,6 тт,в эзд 1оо,з 65,1 73,4 12 20 структур преимущественно троостита или сорбита отпуска. Это разупрочнение тем больше, чем выше прочность основного металла в результате закалки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
