Неровный В.М. - Теория сварочных процессов (1043833), страница 87
Текст из файла (страница 87)
12.53) появление твердой фазы ие снижает деформационную способносп* сплава. так как деформироваиие металла происходит в результате относительного перемещения участков твердой фазы и циркуляции жидкой фазы между ними. По мере дальнейшего охлаждения сплавов непрерывно снюкается обьем жидкой фазы и мепьчл переходит в твердожидкое состояние, что приводит к соприкосновению кристаллитов при деформировании. Это ограничивает циркуляцшо жидкой фазы и резко снижает деформационную способность сплава до минимума (б„„.„). Температура, соответствующая этому состоянию, называется верхней границей ТИХ (Т,„).
При деформации такого металла кристаллнты воспринимают в местах контакта напряжения, что приводит к появлению определенного уровня сопротивления деформированию. Этому соответствует начало развития высокотемпературной собственной сварочной деформации. Нижняя граница ТИХ (Т„) соответствует неравновесному солндусу Т,„, при котором еще сохраняются тонкие жидкие прослойки между 654 крнсталлитами, При охлаждении сплава ниже Тн „жидкая фаза полностью затвердевает и деформациоиная способность сплава резко возрастает и достигает максимума, так как деформация распространяется на весь объем полноспно затвердевшего металла.
Размер ТИХ в основном определяется химическим составом сплавов. В первом приближении для оценкц ТИХ используктт диаграмму состояния сплава, Для равновесных условий кристаллизации (например, охлахгдение расплава в печи) за ТИХ принимают нижнюю половину интервала кристаллизации 1(Тд — Тс)г21, для неравновесных условий кристаллизации, например при сварке, Тнг соответствует неравновесному солидусу Тс н (рис. 12.53, а, 6). В реальных условиях на длину ТИХ оказывают влияние следующие факторы: не учитываемые прн построении диаграммы состояния примеси, степень МХН металла шва и др.
В этом случае более точно размер ТИХ определяют экспериментальным путем. Применяют два экспериментальных способа определения ТИХ. Первый — заключается в имитации сварочного термического цикла в стержневых нли пластннчатых образцах путем злекгроконтактного или индукционного нагрева до температуры Т„„(немного выше предполагаемой Т,,) н испытания растяжением при различных температурах на этапах на~рева и охлаждения. По результатам испытания определяют зависимость б от Т (рис, 12.53, и). Температурные границы участка этой зависимости с минимальной пластичностью принимают за границы ТИХ. Второй способ преду, сматривает растяжение образца при сварке с большой скоростью деформации, обеспечивающей образование продольной горячей трещины в сварном шве, Одновременно фиксируется распределение температуры по оси шва.
Сопоставляя координаты начала и конца горячей трещины с соответствующими им температурами, определяют границы ТИХ. Следует отметить, что реализация экспериментальных способов оценки границ ТИХ сопряжена с определенными методическими и инструментальными трудностями, связанными с необходимостью введения в расплавленный металл шва термопар, установки датчиков деформации в зонах с высокой температурой и т. и.
Минимальная пластичность в ТИХ определяется структурой и свойствами металла в твердожидком состоянии на завершающем этапе кристаллизации: формой и размерами кристаплитов, колнче- ствам н Распределением жидкой фазы в меяагрнстзллнтных пространствах, свойствами жидкой фазы (жидкотекучестыо, вязкостью, прочностью в зависимости от объемности напряженно- деформированного состояния и др.). В сварных швах в зоне образования продольных крнсталлизацнанных горячих трещин по аси швз зтн параметры зависят ат следующих основных факторож 1) характера кристаллизации (рзвноосная„столбчагаз); 2) типа крнсталлншцнн (дендрнтный, ячеисто-денлрнтный и ячеистый); 3) угла схождения осей противоположно растущих кристаллнтов (срастаизе крнстзллнтов боковыми гранямн нлн их вершинамн)„ 4) размера поперечных сечений элементов крнсталлитов— (мелко- и крупнокристаллнтные швы); 5) степени межкрнсталлитнай МХИ (мнннмальная прн срастаннн крнсталлнтов гранямн, максимальная прн срастаннп вершинами); 6) количества и состава жидкой эвтектнческой фазы в пернод завершения затвердевання (палностью илн частнчна заполняющей межкристаллнтные пространства); 7) распределения высокотемпературных деформаций по поперечному сечению шва (относнтельное равномерное нли сконцентрированное в зоне срастания кристаллнтов в центре швз).
Заключенные в скобки первые харакгернстнкн факторов соответствуют относительно высоким значениям минимальной пластичности Ь;„, а вторые — относительно низким значениям Ьи1;д прн прочих равных факторах. Определение мнннмальной пластичности сварных швов в ТИХ расчетным методом с использованием теории механики двухфазных сред является сложнейшей задачей, н ее решенне пока не дало положительных результатов. Экспериментальные методы определения минимальной пластичности аналогичны методам„применяемым для определения границ ТИХ. н являются весьма сложными в реализации.
Поэтому данных о мпннмальной пластичности немного. Если судить по нмеюшнмся данным, то значения Ь;„ находится приблизительно в днапазоне 0,15...1,5 %. Высенетемпературнан сварочная дефермацнн с, получает развитне прн температуре Т,,„что соответствует появлению сопротивления двухфазного твердожндкого металлз деформнраеа- 656 нню. Интенсивность этих деформаций количественно определяется темпом деформации (см.
Разд. 12.9): в лнфференцнзльном виде й= — "' (12,66) 4(Т и в приращениях гле Лз — прнращенне высокотемпературной деформации за вре мя охлажлення на ЛТ в определенном узком диапазоне температур Вероятность разрушения металла шва определяется его лафар мацнонной способностыа в ТИХ. Количественно деформаця ейную способность оценивают критическим темпом лафар*в '""" *.~анн 4х„р. Если принять закономерность нарастання деформацип в ТИХ линейной, то критический темп деформацнн акр численно Раве «««зван «акр (см. Рнс.
12.53, в), т. е. Ь ь а, = —. ТИХ' Угол 1) — угол наклона касательной к кривой зависимости Ь оъ ха температуры. Превышение действительным темпом деформации крнтпче" ского (пд > а„р) в ТИХ прнводит к исчерпанию пластическзп~ свойств металла н образованию горячих трещин. Параметр а, принимается за показатель соиротивляеи 44 4«ст4 КР ется тех. свариых игвов образованию горячих треигии, которая являетс нологнческнм свойством металла сварного соединения п слу'кзгг для относительной сравнительной оценки швов различного сааза чхни ва, типа сварного соединення, способа н режима сварки н лрУ конструктивно-технологических параметров. Отсутствие рв трещин в сварном соеднненнн реальной конструкции класснфнпнруется как стойкость металла соединения против образо нч вани горячих трещин н соответствует условию„при котором л ействнтельный темп деформации меньше критического.
Действительный темп высокотемпературнан деформации ч пр сварке конструкций зависит от многих факторов, основ з нымн н которых являются жесткосп закрепления сварнваемых элементов ж — м!8 и удельная погонная энергия. В середине шва — чем больше значения этих параметров„тем вьпне темп деформации, Иа начальном и конечном участках шва имеют место изгибкые составляющие деформации, вызывающие расхождение сваркваемых кромок, темп деформации зависит обратно пропорционально от жесткости соединения, т. е. чем меныпе жесткость, тем выше темп деформации (см. Разд.
12.9). В некоторых сплавах возможно существование нескольких температурных интервалов хрупкости: ТИХЬ ТИХП и ТИХщ. ТИХ! находится в нижней части интервала кристаллизации и характерен для всех сплавов, ТИХИ и ТИХИ! существуют у некоторых сплавов в тверлофазном состоянии металла при температурах кнже температуры неравновеского солидуса Г~ „. Горячие трещины в ТИХ! образуются по жидким прослойкам в период завершения кристаллизации нпи, а также в околошовкой зоне по оплавленным границам в период нагрева. Горячие трещины такого ткпа называются криетаыизаиионными нли ликеаиионными трещинами со~тветстве~~о В шве к В Околошовной зоне. Эти трещины характерны для Всех типОВ сплаВОВ.
Горячие трещины в ТИХН образуются в закристаллнзовавшихся шве и околошовной зоне в период интенсивного развития процессов самодиффузии атомов основы сплава к миграции границ зерен. В результате этих процессов происходит межзеренное проскальзывание и зарождение горячих микротрещин. Горячие трещины такого типа называются нодсолид)енмми трен(илами. Онн характерны для однофазных аустеннтных и никелевых сплавов. Горячие трещины в ТИХш образуются в результате охрупчивания, обусловленного распалом твердого раствора с выпадением мелкодисперсных кнтерметаллидных н карбонитридных фаз (например, у' — фазы %зТ)А1 в высоконнкелевых сплавах), Дисперсконное упрочнение объема зерен приводит к локализации пластических деформаций по приграничным участкам, относительному проскальзыванию зерен и зарождению горячих микротрещин. Такие горячие трещины называются трещинами диснереионного теердения.
Они характерны для высоколегированных гетерогенных жаропрочных аустенитных сталей и никелевых сплавов. Методы и критерии оценки сопротивляемости горячих трещин. Для оценки сопротивляемости металла сварных соедине- ний образованию горячих трещин применяют расчетный и экспериментальный методы. Расчетно-статистический метод основан на использовании п~раметрических уравнений, составленных с помощью регресснОнного анализа, и применим тОлькО для тех сплавОВ, которые Вхолят в концентрационные пределы изученных композиций. Одно из параметрических уравнений (по Итамуре) применительно к низко- легированным сварным швам имеет вид С(Б+ Р+%/25+ МИОО) 10 ЗМП + Сг+ Мо+ Ъ' (12.64) Сг, Сг+1,37МО+ 1,5%+ 2%>+ ЗТ1 %, %+22С+031МП+!4„2)ЧТ+Сн где Сг, и %з — параметры, так называемые хром- н никель- эквиваленты; Сг, % и др.
— содержание химических элементов в % (Б и Р не более 0,035 %). Если Сг,/141, < 1,5, то сварные швы потенциально склонны к образованию кристаллизационных горячих трещин. Если Сг Фй, > > 1,5, то вероятно появление в аустенитном пве феррнтной фазы„ которая приводит к образованию мелкокриствллнтной первичной структуры шва, изменению состава межкристввлитпых жидких прослоек и в результате — к увеличению минимальной пластичности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
