Неровный В.М. - Теория сварочных процессов (1043833), страница 89
Текст из файла (страница 89)
Его вычисляют по формуле где — — скорость деформации, — — скорость охлаждения. Иа '~~ар дТ б/ д/ основании этого можно записать: где пк — средняя критическая скорость деформации, шо — средняя скорость охлаждения металла шва в ТИХ. Испытания образцов с имитацией сварочного термического цикла (рис. 12.55, д) проводят на стержневых згли пластннчатых образцах, подвергнутых электроконтактному нли индукционному нагреву.
Рабочая зона таких образцов может иметь структуру околошовной зоны илн сварного шва. Главная особенносп. таких испытаний — назначение температуры максимального нагрева. Она должна соответствовать минимальной температуре, при которой достигается оплавление границ зерен по их периметру Тима > Т,. Образцы подвергаются растюкенню до разрушения прн температурах в области ТИХ. По результатам испытаний устанавливают зависимость относительного удлинения (сужения) от температуры. Испытания образцов в ТИХ проводят с целью определения верхней и нижней температурных границ ТИХ и минимальной пластичности в ТИХ (Ьпбп, мм нли %).
По результатам испьпаний рассчитывают критический темп деформации акр,мЫ'С (нли о4/'С): Ь;„ гг "' ТИХ' Способы повышении сопротивляемости сварных соединений образованию горячих трещин. Все способы повышения сопротивляемости образованию горячих трещин (технологической прочносп4 при сварке в процессе крнстачлнзацин) направлены на регулирование основных факторов, обусловливающих образование трещин: уменьшение ТИХ, увеличение бги,и, т. е. повышение сгкр. Для обеспечения стойкости сварных соединений конструкций против горячих трещин одновременно с этим желательно принимать меры по снижению действительного темпа высокотемпературной деформации.
Применяют следующие способы: металлургические, технологические„конструктивные. Металлургический способ предусматривает регулирование состава металла шва, а в некоторой части н состава зоны оплавления путем целенаправленного выбора состава сварочных проволок, покрытий электродов, флюсов и управления долей участия основного металла в металле шва. При этом ориентируются на экспериментальные данные о влиянии химических элементов и примесей на сопротивляемость горячих трещин и учитывают их коэффициенты окисления и перехода в соответствии с теорией металлургических процессов при сварке (см.
гл. 9). На рис. 12.56 приведена схема, иллюстрирующая относительное влияние химических элементов и примесей на гг,„„к для швов углеродистых и низколегированных сталей, Эффективным средством повышения сопротивляемостм образованию горячих трещин является снижение содержания в стальных сварных швах углерода и вредных примесей (серы, фосфора). Полезно снижение содержания никеля и меди, расширяющих ТИХ, а также дополнительное легированне марганцем, редкоземельными металлами (РЗМ) — цнрконием, цезнем, иттрием, способствующее связыванщо серы и фосфора в тугоплавкие соединения. Рекомендуются следующие отношения содержания марганца Мп РЗМ н РЗМ к содержанию серы: — ~40; — >5. Введение РЗМ Б Б способствует также измельченню крнсталлнтов.
Введение вольфрама, молибдена„ванадия и хрома повышает вероятность образования дендритной структуры шва. При разработке сварочных материалов используют комплексное легированис. В этом случае совместное влияние элементов лом.кр Рис. 12 56. Иллюстрация относительного влияния примесей и легируюших элементов ик сопротивляемость образованию горячих трещин сварных швов модельного низкоуглсролистого сплава: ЛЗ вЂ” лсгируюшис злкыеиты; РЗМ вЂ” рслкоземельиые зыткллы; Аа„ч — приркшеиис машинного критического темпа деформ»пик (число»ми зик- чеиик - орикитировочиые) может отличаться от схемы, приведенной на рнс. 12.56.
При назначении содержания отдельных элементов учитывают также их влияние на механические и другие свойства металла шва. Окончательный состав уточняют экспериментальным путем. Высоколегированные аустенитные стали характеризуются повышенной склонностью к образованию горячих трещин по сравнению с низколегированными сталями, Это в большой степени обусловлено образованием крупнокристаллнтной первичной структуры в сварных швах.
При этом в многослойных швах часто имеет место явление «транскрнсталлитной» кристаллизации, которая заключается в прорастании наиболее крупных кристаллитов предыдущих слоев в последующие н дальнейшее нх укрупнение. К тому же многокомпонентное легирование приводит к образованию легкоплавких эвтектических составляющих, увеличнвакицих ТИХ. Металлургические способы прнмснцтельно к аустенитиым сталям сводятся к ограничению вредных примесей (серы и фосфора) и введению модификаторов (редкоземельных, тугоплавких и ($ окя, мм7мнн поверхностно-активных элементов), способствующих измельчению кристаллитов. Эффективно действукп элементы, приводящие к образованию в шве небольших количеств ферритной фазы (от 2 до 6 % Ь-феррцта).
В этом случае имеет место двухфазная кристаллизация, при которой процесс начинается с образованця Ь-феррита и последуюшцм образованием аустенптной 7-фазы. В резульите совместной кристаллизации образуется мелкокрнсталлнтная структура дендритного тппа. Одновременно Ь-феррит уменьшает концентрацию вредных примесей серы, фосфора н др. в жидких межкристаллитных прослойках в результате болыпей их растворимости в б-феррите.
Количество б-феррита а сварных швах зависит от соотношения Сг,„, и %зкя (см. (12.69)), обьединяющих элементы соответственно ферритнзаторы и аустеннтизаторы, и от скорости охлаждения в Й 28 Аустеиит ~ф' ХО „:, 24 ~ 20 16 <.) А+ А+М+Ф !и 12 тй Я 8 Мартенсит !00% В! 4 М+Ф ! М+Ф Феррит К 0 4 8 12 !6 20 24 28 32 34 40 Сг = %Сг+%Мо+ 1,5.%$!+0,5 %ХЬ Рис.
12.57. Структурная диаграмма Шеффлера для определения фазового состава аустеннтных ппюв при ручной дуговой сварке температурном интервале кристаллизации. Эта зависимость приближенно описывается диаграммой Шеффлера для сварных швов, выполненных ручной дуговой сваркой (рис 12.57). В соответствии с диаграммой количество Ь-феррита можно рассчитать по формуле Сг — 4,53 360 г!! +3 1 2к Ь-феррит— 100%. (12.73) 71,13-41,8 Положительное влияние Ь-феррита на сопротивляемость образованию горячих трещин сварных швов, выполненных ручной дуговой сваркой стали 09Х! 8Н10Т, по результатам машинных нспьпв- 666 ний показано на рис. 12.58.
При других способах сварки соответствующие зависимости могут отличаться от рассмотренных. Технологические способы предусматривают рациональный выбор способа и параметров режима сварки и применение ряда технологических мероприятий. В основном они направлены на изменение 2 4 6 факторов, повышающих минимальную Ь-феррит, % пластичность В ТИХ: схемы крнсталлнза" ри». 12.58. Влияние цнн, типа первичной структуры и других лови Ь-феррита я аузависящих от них параметров. Повышен- стеиитиых швах стали ную сопротивляемость образованию горя- 0.9Х ! 8Н ! 0Т ия повмчнх трещин обеспечивают способы и шеиие сравнительного показателя сопротиврежимы сварки, обусловливающие объемную схему кристаллизации, срастание кристалл итон боковыми гранями под малыми углами и мелкокристаллитную структуру: — ручная дуговая сварка злектродамн с покрытием, аргонодуговая неплавящцмся электродом (небольшая глубина проплавления, высокий коэффициент формы шва, выпуклый мениск поверхности шва); — сварка на умеренных скоростях, ниже критических, исключающих срастание кристаллитов своими вершинами под большимн углами (критические скорости определяют испытаннямн иа технологических пробах с канавками)„ — сварка соединений с разделкой кромок и переход от однопроходной сварки к многослойной.
Следует отметить, что предлагаемые технологические способы иногда противоречат задачам повышения производительности сааркн, например, прп применении автоматической дуговой сварки пол флюсом на форсированных режимах (однопроходная на больших токах и скоростях сварки). В этих случаях нередко применяют различные способы внешнего воздействия на кристаллизующийся металл шва — электромагнитное и ультразвуковое перемешнвание, механические колебания ванны в процессе кристаллизации и лр. Для создания условий, способствующих переходу от плоской схемы кристаллизации к объемной, иногда прибегают к введению в сварочную ванну дополнительного холодного металла в анде проволоки или металлической крупки того же состава, что и свариваемый металл.
Все этн способы измельчают кристаллиты, измеюпот схему криспздлизации, изменяют зону концентрационного переохлажде- ння на фронте крнсталлнзацнн н в некоторых случаях прнводят к равноосной крнсталлнзацин в центре шва. Конструнтнвные способы направлены на снижение действнтельных темпов деформацнн в ТИХ прн сварке деталей н конструкций н предусматрнвают правильное конструнрованне сварных узлов н грамотно назначенный порядок наложення швов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
