Сварка в машиностроении.Том 3 (1041440), страница 81
Текст из файла (страница 81)
Это связано с заклиниванием кристаллитов при деформировании, что нарушает циркуляцию жидкой фазы и приводит к хрупкому разрушению металла по тонким жидким пленкам на этапе охлаждени Т доТ (Т1лХ) ВТ ни я от д иг (ТИХ~). В ТИХ~ пластичность понижается плавно или ступенчато в зависимости от темпа снижения толщины пленок в результате кристаллизации двойной, тройной и т.
д. эвтек'в1 тик. На стенках трещин, возникших в ТИХР обнаруживаются следы обособленной кристаллизации пленок или рельеф кристаллизации смежных кристаллитов. Стенки окислепы, если трещины выходят на поверхность шва. Они располагаются по зонам срастания кристаллитов (см. рис. 1, а) и называются кристаллизациоиными. Их образование возможно до температу- Рис.
7. Схема образования различного переохлаждения (аТ в слое бк жидкой фазы на межфазной поверхности (а), его влияние на форму фронта кристаллизации (б) и пластичность аппп швов в ТИХ (в); Тд — распределение действительной температуры; Т, — распределение температуры плавления; 7— плоский; П вЂ” ячеистый; П(— дендритный фронт кристаллиза- ции ры Ти1, при которой сопротивление сдвигу для пленок меньше, чем д б , чем для о ъемов кристаллитов. Ниже Т 1 в деформировании участвует весь объем металла, что резко увеличивает его пластичность и исключает хрупкое разр ш торои интервал хрупкости (ТИХИ) существует в твердом состоянии для однофазных сплавов с высокой диффузионной подвижнос ю осле затвердевания в них начинается процесс миграции границ зерен из зон срастания столбчатых кристаллитов в более равновесные положения, что приводит к образованию новой, обогащенной примесями сетки границ зерен, пересекающих объемы кристаллитов (см.
рис. 1, б). Зарождение трещин н а этих грама ией металла, приводяц х вязано с продолжающейся пластической деформацией а в нию ступенек, раскрыщей к выходу дислокаций на границы зерен и образованию с у вающихся в результате притока вакансий в процессе межзерен ого с о ,"4,'. У р н к льжения казанные процессы приводят к снижению пластичности и поя ле ию ТИХ ниже температуры солидуса: степень ее снижения больше при малой скорости деформации.
По экспериментальным данным Ти, = 0,6 —: 0,7Т„,; ниже этой температуры снижается диффузионная подвижность вакансий и прекращается развитие микрополостей на границах. Для низколегированных сплавов отмечено слияние ТИХ~ и ТИХ~ . В ряде работ выявлен третий интервал хрупкости, Технологическая прочность в и Роцвссе кристаллизации Он находится при 600 — 700' С и п оявляется для ляется для сталей и сплавов, склонных зарождение трещин на г ению, вызывающем межзе и еренное проскальзывание и фазы В сплавах наиболее интенсивн в, понижение пластичности при 600 — 700'С Рис.
8. Из менение макрострукт ы сва ных переохлаждения жи р 1 швов по мере увеличения жидкости у фронта кристаллизации; а — чиетмй алвмииий; б — сплав Х Н тат; в сплав Н78Т; в — сплав Св-ОВХ!5НЗ5ЬГтГВМЗТ1 и образование трещин в ТИХ н~ наблюдается при сварочном цикле а с менее интенсивным тверд л , а в сплавах соединений на этапе нагрева ением — лишь при те ми р ческой обработке сварных сплавов с наименьшей ско ос , что вызывает т ещины «п и овторного нагрева». Для оростыо твердения (жпа 12Х18Н12Т) ТИХ п ляется лишь в условиях начал й Н1 проявгак называемые локальные разрушения ьно эксплуатации п и 6 ТИХ~~~ выявляются при пони ио скорости дефорыц и, что показано в работах В, Н, Звмзина ~~М~м 401 е,ть Рис.
10. Распределение П2 относительной деформации е при объемной (а) и 42 линейной (б) схемах кристаллизации металла шва: т — акспернментальные данные, полученные на поверхности шва в ТИХ с помощью кнносъемкн 1261; 2 — теоретическое распреде- ленив Технологическая прочность металлов при сварке Зависимость свойств шва в ТИХ от его структуры. Пластичность б в ТИХ и величина ЬТтнх определяют его деформационную способность †. На де- ыТтнх формационную способность шва влияет его структура, занпсящая от химического у ь':" Рис.
9. Изменение микроструктуры сварных швов по мере увеличения переохлаждения жидкости у фронта кристаллизации: а — сплав А! — 0,29% Со; б — сплав ХН35БТ; а — сталь типа !8-8; а — сплав АМгЗ (осв .— — )20 и/ч) состава сплава и условий кристаллизации.
формирование структуры шва начинается на фронте кристаллизации, разделяющем твердую и жидкую фазы. форма фронта в микромасштабе отражает теплофпзические услония и тип кристаллизации, а в макромасштабе определяет схему кристаллизации шва. Различают плоский, ячеистый, ячеисто-депдритный, деидритный столбчатыл или равпооспый типы кристаллизации. Плоский характерен для нелегированных нли неликвирующих спланон, подверженных лишь термическому переохлаждению Технологическая ггрочность в процессе кристаллизации с максимумом его на фронте кристаллизации (рис. 7, а). Его признак — отсутствие обогащенных участков в объемах и зонах срастания кристаллитов (рис.
8, а, 9, а). Пластичность таких швов высока, а ТИХ мал. При увеличении легнрования или скорости сварки растет слой переохлажденной жидкой фазы на межфазной поверхности (рнс. 7, б), что приводит к потере устойчивости плоского фронта и к его преобразованию, соответствующему кристаллизации ячеистого или дендритного типа и первичной структуры аналогичного названия.
Первый из них дает швы с минимальной пластичностью и большим ТИХ. Они отличаются крупными кристаллитами с линейными зонами срастания (рис. 8, б), по которым располагаются протяженные участки, обогащенные более легкоплавким компон нтом (рис. 9, б). Для ряда сплавов швы такого строения склонны к образованию как кристаллизационных, так и подсолпдусных трещин. Ячеисто-денлпигпый и особенно дендритпый тип кристаллизации характеризуется большим концентрационным переохлаждением с максимумом н глубине жидкости (рис. 7, 6).
Это приводит к развитию ветвей второго поРядка, что обеспечивает фрагментацию поверхности кристаллитов, препятствующей их скольжению (рис. 8 и 9, в), Это повышает пластичность сплавов н ТИХ, н предотвращает ТИХ!,. Для швов столбчатого строения пластичность шна в ТИХ зависит и от схемы кристаллизации, т.
е. от взаимной ориентации осей кристаллитов. Различают линейную, плоскую и объемную схему. Минимальная пластичность у швов с ли. нейной схемой, когда осн кристаллитон прямолинейны и расположены в плоскости ху (рис. 10, б). Пластичность в ТИХ выше для швов, оси кристаллитон которых изогнуты в плоскости (плоская схема) и особенно в объеме ванны (объемная схема) (рис. 10, а). Такие шны образуются при малых скоростях сварки, если мгл объем или перемепна глубина сварочной ванны.
Шны с мелкодендритной равноосной структурой (см. Рис. 8, г и 9, г) образуются при значительном переохлаждении металла и наличии в нем активных центров кристаллизации, Пластичность таких швов наиболее высока. Условие технологической пРочности и ее критерий. При сварке плавлением кристаллизация металла совмещена с вязко-пластическим деформиронаннем в ТИХ, что может исчерпать его деформацпониую способность. Графическая интерпретация этого случая — пересечение функций 8 и 8, дана на рис, б, что согласно теории, сформулированной Н. 11. Прохоровым, определяется совокуп- 403 Технологическая прочность в процессе кристаллизации 402 Технологическая прочность металлов при сваркв костью трех факторов: темпа я деформации металла в ТИХ, его пластичности 6 и значения ТИХ. Если 6 ) е, то трещины нв возникают и существует запас пластичности 6,=6 — е, который изменяется в ТИХ и не может служить критерием.
Подставив в выра- жение (2) вместо е значение ек+ е„и разделив на ТИХ, получим (3) ЛТтнх АТтих АТтих АТтих Если учесть, что значение еи~бТтих является темпом изменения в ТИХ сси, то по Всв аналогии —" — темп усадочной деформации асв, а Т вЂ” предельныи темп ыТтих тих деформации ап; его превышение приводит к образованию трещин.
Значение ап — ас зависит от ТИХ, пластичности, а также от темпа линейной усадки этого сплава и является показателем сопротивляемости образованию горячих трещин при сварке, безотносительно к форме сварного узла: ип — сссв = акр 1(())кр (см. рис. 6). Для конкретного узла условие стойкости металла против горячих трещин представляется в следующем виде; секр — сан ь О, а разность акр — аи = = ссз определяет запас технологической прочности по кинетическому параметру— темпу деформации.
Методы прямого определения (хи — исв и аз весьма трудоемки, что привело к созданию большого числа других, косвенных критериев и методов для их оценки. клАссиФикАция и АнАлиз методОВ ОпРеделения технОлОГичесКОЙ пРОчности метАллОВ В пРОцессе кристАллизАции Методы определения технологической прочности приведены в табл. 1, Группа 1-я объединяет косвенные методы. Их следует считать приближенными, так как технологическая прочность зависит не только от химического состава сплава, но и от способа выплавки, исходного размера зерна (22), степени наклепа, а особенно сильно от режима сварки (29).
Группа 2 — 5 объединяет прямые методы, которые предусматривают проведение испытаний с помощью проб, т. е. сварку и исследование специальных образцов в заданной последовательности и при определенных условиях. Ниже изложены сущность испытания по каждой группе прямых методов, анализ достоверности ее критериев, приведены рекомендации по выбору образцов проб и процедурные вопросы их испьпания. Оценка технологической прочности металла с помощью лабораторны)1 технологических проб.
Прн использовании лабораторных проб определяют большое число критериев, пять из которых даны в табл. 1. Наиболее обоснован критерий— критический размер образца пробы, приводящий к образованию трещин при его сварке. Он определяется прн сварке образцов проб МВТУ вЂ” ЛТП, а также ИМЕТ и Лихайской пробы (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
