Сварка в машиностроении.Том 2 (1041437), страница 89
Текст из файла (страница 89)
Сварочные материалы Группы свариваемых сталей Тпп электродов Э-10Х25Н !ЗГ2, Э-1ОХ 20НОГБС, Э-! !Х!БН255!!!ДГ2, Э-27Х15НЗБВЗГ2В2Т, Э-08НБО Г7Мтт, Э-08Х!4Н65М15В4Г2 1 н !Х, !! и !Х,' 11! и 17и1Х, и !Х, 'т'1 и !Х, Ъ!1 и 1Х, Ч11 и !Х,' ын !х Св-07Х2БН18, Св-07Х25Н12Г2Т, Св-08Х 20НРГУТ, Св-ОБХ 15 НЬОМ15 Э- Н Х15Н25МБДГ2. Э-27Х15НЗБВЗГ2Ь2Т, Э-08НБОГУМ7Т Э-08Х14НОБМ~БВ4Г2 1 и Х !х1, х!!! Них 1х1, х!Н, ш х !Х1, Х1Г», !у — х !Х1, Х11), п Х !х1, х!Н Если сваривают жесткие сварные узлы нз перлитной и ыартенснтной высоко- прочной стали групп 111, !71 н 'у!!с аустеннтной сталью, то по условию устранения возможности отрывов по зоне сплавления из-за развития в ней хрупких кристаллизационных прослоек рекомендуются материалы с однофазной аустенитной структурой шва за счет повышенного содержания никеля и наиболее распространенные электроды типа Э-11Х!5Н25М6АГ2.
Корневые слои, в которых разбавление может достигать 50",о, по условию исключения возможности горячих трещин целесообразно заваривать более легированными электродами с повышенным содержанием молибдена. Электродные материалы с однофазной аустенитной структурой шва рекомендуется применять и при сварке перлитных сталей с аустенитными жаропрочными сталями и сплавами на никелевой основе групп Х вЂ” ХП. Для сварных узлов, эксплуатирующихся при высоких температурах в условиях ползучести, предпочтительным является использование сварочных материалов с повышенным содержанием никеля типа Э-27Х15Н35ВЗГ2Б2Т и особенно электродов на никелевой основе, например типа Э-ОВН60Г7М7Т, что способствует уменьшению развития диффузионных прослоек в зоне сплавления и благодаря почти одинаковым коэффициентам линейного расширения перлитной стали и высоконикелевого шва повышает эксплуатационную надежность изделия в условиях теплосмен.
Корпуса энергетической арматуры из хромомолнбденованадиевой и хромомолибденовой стали групп Гт7 и Ч при ремонте заваривают высоконикелевыми электродами без последующей термической обработки [11!. Возможна также облицовка свариваемых кромок высоконикелевыми электродами с заполнением основной разделки шва металлом с меньшим содержанием никеля. При проектировании высокотемпературных сварных узлов из перлитных сталей с аустенитными необходимо предусматривать размещение сварных стыков вне зоны действия высо- ких напряжений изгиба нли местное утолщение участка стыка для уменьшения этих напряжений. Термическая обработка не снижает остаточных напряжений, поэтому в соединениях из незакаливающейся при сварке перлитной стали, например низко- углеродистой с аустенитной, ее можно не проводить. Если используют закалпваюшуюся при сварке перлитную или мартенситную сталь, то в м<естких соединениях из разнородных сталей ее можно вводить по условию снятия закалки в околошовной зоне этих сталей.
Вместо отпуска всего соединения узла можно проводить облицовку кромок со стороны закаливающейся стали аустенитными электродами и отпуск лишь облицованной детали. В этом случае термическая обработка всего соединения не требуется. При термической обработке рассматриваемых сварных соединений необходимо учитывать возможность коробленпя конструкции в результате перераспределения поля ос.гаточных напряжений [10!.
Оно выражено в наибольшей степени при несимметричном расположении швов в изделии. При симметричном расположении швов коробление мало и его можно не учитывать. СВАРКА РАЗНОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ Особенности сварки Трудность сварки разнородных металлов и сплавов обусловлена тем, что они различаются физическими, механическими и физико-химическими свойствами (табл. 7), которые определяют как взаимодействие металлов между собой, так и их взаимодействие с вновь образующимися фазами. Большинство пар свариваемых разнородных металлов или сплавов различается температурой плавления, плотностью, коэффициентами теплофизнческих свойств: коэффициентами линейного расширения, кристаллографическими характеристиками — типом решетки и ее параметрами.
Тугоплавкие и химически активные титан, ниобий, тантал, молибден при нагреве активно взаимодействуют с водородом (при температуре выше 300' С), с азотом и кислородом (при температуре выше 600' С), что ухудшает их свойства и усложняет технологию сварки. При ограниченной взаимной растворимости для основных комбинаций свариваемых металлов трудно избежать образования стойких интерметаллических фаз (табл. 8), обладающих большой твердостью и хрупкостью. В паре Ре — А! образуются соединения с микротвердостью 800 — 900 кгс7мм'.
Наиболее хрупкой фазой является РеаА15. В паре (при сварке стали типа 12Х18Н8 и алюминия) также образуются интерметаллиды !х!!А! и !х!!аА!, обладающие большой хрупкостью. Например, пластичность фазы !х!!8А! равна нулю, однако пластичность фазы !ч11А! может быть увеличена нагревом и гомогенизацией фазы при 1150' С в течение 48 ч, либо при 1315 'С в течение 6 ч, а также измельчением зерен этой фазы при добавке 0,5% Мо.
Типовые прослойки интерметаллидов, получающиеся прн сварке алюминия со сталью или никелем !1), показаны на рис. 11. Почти все пары металлов образуют хрупкие фазы, которые являются химическими соединениями и резко отличаются от соединяемых металлов по всем характеристикам. Так, фаза ЕОА!а обладает ромбической решеткой с параметрами: а = 47,43 А; 6 = 15,46 А; с = 6,08 А, отличной от решетки Ге и А1; так же различаются свойства хрупких фаз и основного металла в других случаях. Прочные связи в сварном соединении образуются за две стадии 121]: 1) подготовительную — сближение соединяемых металлов на расстоянии, при которых может возникнуть межатомное взаимодействие, достигаемое: а) в процессе смачивания твердой поверхности жидкой фазои; б) совместной пластической деформацией двух твердых веществ; в) диффузионными процессами; 2) конечную, когда определяющую роль играют квантовые процессы электронного взаимодействия, приводящие к образованию либо металлической связи (чистые металлы), либо к ковалентной связи (металлы, химические соедине!шя, окислы).
Для первой фазы 1 ° ° ° ° ° 4 ° 1 ° ° ° ° ! !! В ° ° ° ° ! ! !!! ° 1 ° В ' ° 4 ° 4 °" ° с 1 1 $ ° 4 ° ° ' 1 С. С ° 1 ° ' ° '1 ! ° ° ° ° В. ° с ° 4 ° $ ° ° ° ° с $ ° 4 1 В ° 3 $ ° ° ' В с ° ° $ ° ' В ° ° В ° 1. $'. '1 ° ° ° ° ° В ° ! ° ° $ ° ' 1 $ ° ' ° $ ° $ ° ! $ В ° ° ° ° ' ° ° ° ° 1 ° В с ° ° ° ° ° В $ ' $1 ° ° . 4 ° 4 В ° '! ' !! ! !! 380 Спирин разнородных сталей, знегпллов н сплавов Свпркп разнородных сяетпллов и сплпвое 351 характерным этапом является физическое взаимодействие (этап А на рис.
!2, и), а для второго этапа химическое взаимодействие (этап Б па рис. 12, б), длительность и условия протекания которых определяют прочность сварного соединения, Рис. 11. Типовые прослойки интерметаллидов при сварке алюминия со сталью и никелем: а — прн алнтнрованнн стали н последующей сварке; б — прн сна) ке по стали (слой алка мнння нанесен прн нагреве с помощью ТВЧ); а — прн наплавке алюмнння на никель а) Рис.
12. Схемы изменения: а — прочности сварного соединения в процессе физического (А) н химического (Б) вззн. модействня контактнрующнх поверхностей (1 — процесс растворения; 2 — процесс образовання химического соединения); б н в — потенцнальной знергнн системы атомов у поверхности кристалла (б), на границе твердой н жидкой фаз в начальный период нх контакта (в) а также возможность появления химических соединений. Для протекания в контакте соединяемых металлов процессов электронного взаимодействия требуется определенная энергия. Эта энергия может быть тепловой (термическая активация), механической (механическая активация) или радиационной (радиационная активация).
При сварке плавлением атомы сближаются в результате смачивания жидким (менее тугоплавким) металлом более тугоплавкого, твердого или частично оплавленного металла, с активацией его поверхности и последующим образованием металлических связей, т, е. за счет тепловой энергии источника нагрева; при сварке давлением — за счет механической энергии давления статического (сварка давлением) либо ударно-импульсного (сварка взрывом). При соединении разнородных металлов, из-за периода релаксации энергии, процессы диффузии затруднены и химическое взаимодействие происходит с опозданием (замедлением или ретардацией).
Это замедление обусловлено тем, что на свободной поверхности твердого или жидкого металла атомы оказываются неуравновешенными из-за отсутствия связи (вакуум) или ослабления связи, обусловленной другими свойствами окружающей среды. Это приводит к повышению энергии Еп поверхностного слоя (рис, 12, б) по сравнению с энергией Еа, необходимой агому для перемещения внутри тела.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
