Сварка в машиностроении.Том 2 (1041437), страница 82
Текст из файла (страница 82)
Повышенная чувствительность тугоплавкнх металлов к примесям внедрения требует применения способов сварки в контролируемых защитных средах — вакууме, чистых или сверхчистых инертных газах при содержании примесей не более 10 аао О,, 4 10 аоа Ха, влаги 10 ~% по объему. Чувствительность металлов Ч группы к термическому циклу сварки зависит от содержания примесей внедрения и легнрующих элементов.
Этн металлы не претерпевают полнморфного превращения. Образование крупного зерна в шве, рост зерна в зоне термического влияния, рскристаллизацня снижают пластические свойства и повышают порог хладноломкости. Температура рекристаллизации понижается с увеличением степени деформации (критическая степень деформа- 1)ч 324 Сварка туеоплавких металлов и их сплавов Сварка ванадия, ниобия и тантала ции 5 — 20%) и при больших ее значениях составляет 800 'С для Ч, 940 'С для ХЬ, 1250 'С для Та. Снижение прочности при рекристаллизации, в том числе в зонах сварного соединения, подверженных рекристаллизации, не сопровождается для этих металлов снижением пластичности, если не происходит резкого роста зерна, Так как металлы высокой чистоты имеют порог хладноломкости ниже 20 '-'С, то онн могут хорошо свариваться без подогрева.
Прочность сварных соединений ХЬ составляет 0,6 — 0,8 прочности основного металла. Металлы с повышенным содержанием примесеи и высоким порогом хладноломкости (исключая Та) целесообразно сваривать с подогревом. Сплавы чувствительнее к термическому циклу и параметрам термического цикла, чем чистые металлы, в связи с более низкой пластичностью, выпадением вторичных фаз и дисперсионным твердением. Например, сварка ниобисвых сплавов системы ХЬ вЂ” ХМе — С с гетерофазным упрочнением за счет выделений карбидов сопряжена с трудностями, обусловленными низкими ударной вязкостью и пластичностью вследствие развития процессов дисперсионного твсрдения.
Сплавы системы ХЬ вЂ” Хг — С с содержанием С< 0,002% не чувствительны к параметрам термического цикла. При больших содержаниях происходит распад пересьнценного твердого раствора в процессе охлаждения при сварке [11. При содержании углерода в этих сплавах свыше 0,02% распад пересыщенного твердого раствора происходит непосредственно в процессе охлаждения при сварке тем интенсивнее, чем больше время пребывания металла в интервале температур 800 — 1000 'С. Предотвращение распада и сохранение пластических свойств достигаются при определенных скоростях охлаждения. Наибольшая ударная вязкость достигается для сплавов в виде тонких листов при скоростях сварки 40 — 60 м/ч.
Максимальная ударная вязкость сварных соединений ниобиевого сплава ХЬ— — % — Мо — Хг — С была получена при скоростях сварки более 40 м!и (2!. Благоприятное сочетание прочности, пластичности и ударной вязкости материала сварного шва достигается после окончательной термической обработки в интервале температур 1200 †13' С с выдержкой 1 ч, что обусловлено растворением иглообразпых выделений метастабнльных карбидов по границам и в теле зерна и последующим выделением вместо них дисперсных частиц типа (ХЬ, Лг) С. При сварке плавлением технического тантала и некоторых его сплавов, содержащих ХЬ, Ъ', 1Ч, при соблюдении тщательной защиты от атмосферных газов (содержание в сварочной атмосфере О, ( 0,003%, Хэ ( 0,01%) обеспечиваются высокая пластичность и равнопрочность сварных соединений основному металлу.
Высокие температуры плавления и относительно высокая теплопроводность ниобия и тантала вызывают несбходнмость применения концентрированных источников энергии при сварке плаьлспнсм. Используют следующие способы сварки: плавлением в вакууме и в среде инертных газов, контактную точечную и роликовую, диффузионную в вакууме, трением на воздухе, в среде инертных газов и в вакууме. Из перечисленных в основном применяют сварку плавлением — электронно-лучевую и дуговую в среде аргона или гелия. Детали на сварку поступают, как правило, после механической обработки; перед сваркой их подвергают травлению в смеси азотной и плавиковой, а также серной кислот (для деталей из ниобня — 40% НР+ 60% НХОа 22% НР+ 8% НХОт+ 15% Н.5О4 +55% Н,О; для деталей из тантала — 90% НГ+- 10% НХОа), зачищают инструментом; непосредственно перед сваркой стыкуемые кромки обезжирнвьчот и обезвоживают этиловым спиртом.
При дуговой сварке в среде инертных газов лучшие результаты обеспечиваются при сварке в камерах с контролируемоп атмосферой или с местной защитой приточным инертным газом в накидных камерах. В случаях, когда требуется высокая точность размеров конструкций, целесообразно применять электроннолучевую сварку. Используют сварку сфокусированным, импульсным и расфокусированным лучами; последняя уменьшает вероятность появления трсщнп и прожогов. Сплавы на основе ниобия и тантала, особенно наиболее жаропрочные, склонны к межкристаллитному разрушению при сварке (горячие трещины) 123], а также замедленному разрушению (холодные трещины).
Основные пути повышения сопротивляемости этих сплавов образованию горячих трещин: легирование элементами, снижающими диффузионную подвижность атомов в решетке или способствующими созданию фрагментарной литой структуры; повышение чистоты основного и присадочного металлов по примесям внедрения; применение рациональной технологии сварки, обеспечивающей сокрагцение времени нахождения металла при температуре высокой диффузионной подвижности (увеличение скорости охлаждения металла сварных швов). Механизм замедленного разрушения металлов Ч группы, как и металлов 1Ч группы, связан с водородной хрупкостью.
Однако в связи с большей предельной астворимостью водорода и примесей внедрения чувствительность металлов группы к этому виду разрушения ниже, чем у металлов 1Ч группы. В сплавах ниобия пористость наиболее часто возникает в зоне сплавления. Наиболее вероятной причиной возникновения пор могут быть кислород, летучие окислы ниобия, нитриды, а также СО и СОьч образующиеся при взаимодействии окислов с углеродом или карбидом.
Прочность сварных соединений при аргонодуговой сварке ниобиевых сплавов составляет 0,75 — 0,8 от прочности основного металла, при электронно-лучевой сварке 0,6 — 0,75, для тантала ° 1. Прочность при электронно-лучсвой сварке ниже в связи с очищением шва от примесей в вакууме н в связи с особенностями термического цикла.
Примерные режимы сварки плавлением приведены в табл. 31 и 32. 3!. Режимы сварки тугоплавкпх металлов и их сплавов Электронно ка Ус Щ пря корость варки, м,'э Ток мд !2 12, ! ьо ьо 30 — 40 90 — ! 00 6э — 7Ю зэ 40 за 30 зэ 2з зо 'ь зо 70 — эо !00 в $20 200 †з Диффузионную сварку осуществляют в установках типа СДВУ-2 при вакууме 10 мм рт. ст. с нагревом деталей индукционным способом.
Машины для сварки трепнем оснащают герметичными камерами для защиты сваривасмых деталей и вакуумной системой. Контактную сварку ниобия, тантала и сплавов на нх основе осуществляют по особой технологии. Прнлипание электродов уменьшается при использовании электродов с молибденовыми накладками, а также на основе сплавов % — Мо, 326 327 Сварка хрома, молибдена, вольфрама 32. Ориентировочные ре)кимы однопроходной аргонодуговой сварки тугоплавких сплавов ЗЗ. Пластичные сплавы на основе хрома «тв пои Химическ««й состав, % Мар- ка б, о кгс/ммт и «« 2„3 ем~ сам ими ооч «- о.й и!оо а, оа при / 1200ч С Содержание элементов, % о ч ч ч й Сплав кгс/мм' Прочие Т! 0,02 О,06 0,06 — 0,10 МЧВП ТСМЗ о,оз— О,!О ЬН 1000 70 о,о! -о,оз ЦМ) )О О,ОО4 0,01 0,07 — О,З До 0,4 ОО7 О,!5 0,08 — 0,25 О,! — 0,2 ЦМ2Д ВМ! 0,6 Ъ«« !ЗОО 77 14 О,ОО)— О,'ООЗ В 005 Ва 0,004 ЦМ6 1200 0,01 — 0,02 0,5 МЛТ 1О До 0,2 ОД2 0,25 — 0,40 0,3 — 0,6 ВМ2 0,3 0,8 — 1,3 0,25 — О,Ь ),О— 1,8 )«)Ь вмз !500 !600 0,025-0,04 0,04 — 0,07 О,О2 О,О4 0,2Ь вЂ” 0,35 0,4 — 0,6 цмз ЦМ5 1),Ь 0,05— о! ьн 0,15 ТСМ4 55,3 25 зо~ч, добавки 2г,Т1,В, А), С 47 Це 0,01 ЦМ ВЗО МР47ВП Сварка тугоплавких металлов и их сплавов СВАРКА ХРОМА, МОЛИБДЕНА, ВОЛЬФРАМА Свойства данных металлов рассмотрены в работах !9, 10, !2, 13, 17, 18, 20, 21, 28).
Преимуществами хрома являются высокая окалиностойкость в сочетании с относительно высокой температурой плавления, прочностью и малой плотностью. Однако низкая сопротивляемость тепловым и ударным нагрузкам и исключительно высокая склонность к хладноломкости по сравнению с другими тугоплавкнмн металлами ограничивают возможность его использования в сварных конструкциях. Молибден и вольфрам являются основол для создания жаропрочных сплавов в связи с их высокими тугоплавкостью, модулем упругости, термостойкостью, тепло- и электропроводностью.
Преимушеством молибдена является вдвое меньшая, чем у вольфрама, плотность. Вольфрам обладает высокой тугопланкостью. Общими недостатками являются низкая окалиностойкость и высокая склонность к хладноломкости. Для металлов Ч1 группы (Сг, Мо, тЧ) характерна ничтожная растворимость примесей внедрения, обусловленная небольшими размерами атомов и междуузлий, а также их электронным строением, и чрезвычайно высокая чувствительность к наличию примесей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
