Лекции по свариваемости металлов (1088762), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

связи между металлом шва и свариваемой деталью. Если между зернами

имеется пленка окислов или осажденных газов, то в этом месте не произойдет прочной металлической связи и этим можно объяснить образование трещин в зоне сплавления, что объясняется внутренними напряжениями.

Участок перегрева ограничивается со стороны шва температурой участка неполного расплавления, а со стороны основного металла – температурой,

примерно 1100оС. На этом участке (1450÷1100оС) металл при сварочном нагреве претерпевает полиморфное превращение. Нагрев металла на этом участке происходит значительно выше Ас3, поэтому наблюдается перегрев и рост аустенитного зерна. В процессе остывания образуется крупнозернистая

видманштеттова структура. Кристаллы доэвтектоидного феррита ориентировано прорастают относительно кристаллической решетки аустенита через_крупное зерно перлита и имеют форму пластин. Участок перегрева характеризуется пониженной пластичностью и особенно низкой вязкостью. Ширина этого участка 1÷3 мм, чем меньше его протяженность, тем выше качество сварного соединения. Перегретый металл является слабым местом в сварном соединении.

Участок нормализации охватывает температурный интервал

1100÷900оС, что несколько выше точки Ас3. На этом участке происходит

полная перекристаллизация или нормализация с образованием мелкозернистой структуры. Длительность пребывания стали при этих температурах не-

велика, зерно аустенита не успевает вырасти. Последующая перекристаллизация приводит к получению равноосной структуры феррита и небольшого

количества перлита. Ширина этого участка в зависимости от способа и ре-

жима сварки изменяется от 1,2 до 4 мм.

Участок неполной перекристаллизации охватывает металл, подвергавшийся нагреву в интервале температур точек от Ас1 до Ас3. Для низкоуглеродистой стали этот интервал температур составляет 725÷850оС. При достижении точки Ас1 происходит эвтектоидное превращение, то есть перлит переходит в аустенит. При температуре выше Ас1 часть феррита растворяется в

аустените, а часть феррита остается нерастворенной и сохраняет первоначальный размер зерна. При последующем охлаждении растворившийся в аустените феррит будет из аустенита выделяться с образованием новых зерен.

Заканчивается вторичная кристаллизация эвтектоидным превращением оставшегося аустенита в перлит. Структура стали будет состоять из феррита

(не изменившегося при нагреве) и колоний мелких зерен феррита и перлита,

расположенных вокруг него, которые образуются при перекристаллизации.

По прочности металл этого участка занимает промежуточное положение между металлом участка полной перекристаллизации и основным металлом.

Участок рекристаллизации наблюдается в сталях, подвергавшихся до

сварки пластической деформации. На этом участке в интервале температур

450÷700оС наблюдается рост новых равноосных зерен из раздробленных при

пластической деформации зерен. Микроструктура: равноосные зерна ферри-

та и небольшое количество перлита. Если до сварки металл не подвергался

пластической деформации (например, литые сплавы), рекристаллизации не

происходит.

Участок синеломкости охватывает температурный интервал 200÷400оС,

при которой появляются синие цвета побежалости на поверхности металла.

При сварке низкоуглеродистых сталей, содержащих кислорода более 0,005%,

азота более 0,005% и водорода более 0,0005%, участок синеломкости характеризуется резким снижением вязкости. Снижение вязкости вызывается, вероятно, старением металла, когда из пересыщенного феррита выпадают тон-

кодисперсные оксиды, нитриды и карбиды железа. Они скапливаются вокруг

дефектных участков кристаллической решетки, повышая прочность и снижая

пластичность металла.

4 Технологическая прочность сварных соединений.

Способность металла шва воспринимать упруго-пластические деформации при высоких температурах в процессе сварки без образования горячих трещин, называется технологической прочностью. В это понятие также входит и способность металла шва не разрушаться при более низких температурах, т.е. без образования холодных трещин.

Дефекты сварных швов и соединений, выполненных сваркой плавлением, возникают из-за нарушения требований нормативных документов к подготовке, сборке и сварке соединяемых узлов, механической и термической обработке сварных швов и самой конструкции, к сварочным материалам.

Дефекты сварных соединений могут классифицироваться по различным признакам: форме, размеру, размещению в сварном шве, причинам образования, степени опасности и т. д. Наиболее известной является классификация дефектов, рекомендованная межгосударственным стандартом ГОСТ 30242-97 Согласно этому стандарту дефекты сварных соединений подразделяются на шесть групп:
- трещины;
- полости, поры, свищи, усадочные раковины, кратеры;
= твердые включения;
- несплавления и непровары;
- нарушения формы шва – подрезы, усадочные канавки, превышения выпуклости, превышения проплава, наплавы, смещения, натеки, прожоги и др.;

Каждому типу дефекта соответствует цифровое обозначение, а также возможно буквенное обозначение, рекомендованное международным институтом сварки (МИС).

По ГОСТ 30242-97 трещиной называется несплошность, вызванная местным разрывом шва или околошовной зоны, который может возникнуть в результате охлаждения или действия нагрузок.

В зависимости от ориентации трещины делятся на
продольные (ориентированные параллельно оси сварного шва) – цифровое обозначение 101, буквенное обозначение Ea;
поперечные (ориентированные поперек оси сварного шва) – 102, Eb;
радиальные (радиально расходящиеся из одной точки) – 103, E.

Они могут быть расположены в металле сварного шва, в зоне термического влияния, в основном металле.

Также выделяют следующие виды трещин:
размещенные в кратере сварного шва – 104, Ec;
групповые раздельные – 105, E;
групповые разветвленные – 106, E;
микротрещины (1001), обнаруживаемые физическими методами не менее чем при 50- тикратном увеличении.

Газовая полость (по ГОСТ 30242-97) – это полость произвольной формы, не имеющая углов, образованная газами, задержанными в расплавленном металле. Порой (газовой порой, 2011) называется газовая полость обычно сферической формы. Буквенное обозначение газовой поры, используемое МИС, – Aa. Поры могут подразделяться на
- равномерно распределенные по сварному шву – 2012;
- расположенные скоплением – 2013;
- расположенны цепочкой–2014.

К продолговатым полостям (2015, Ab) относятся несплошности, вытянутые вдоль оси сварного шва. Свищи (2016, Ab) – продолговатые трубчатые полости, вызванные выделением газа.

К полостям также относятся усадочные раковины (202, R) и кратеры (2024, K). Усадочная раковина (по ГОСТ 30242-97) – это полость, которая образуется вследствие усадки при затвердевании. Кратером называется незаваренная усадочная раковина в конце валика сварного шва.

Твердые включения (300) – это твердые инородные вещества металлического или неметаллического происхождения, оставшиеся в металле сварного шва. Остроугольными включениями называются включения с хотя бы одним острым углом.

Виды твердых включений: шлаковые включения (301, Ba) – линейные (3011), разобщенные (3012), прочие (3013);
флюсовые включения (302, G) – линейные (3021), разобщенные (3022), прочие (3023);
оксидные включения (303, J);
металлические включения (304, H) – вольфрамовые (3041), медные (3042), из другого металла (3043).

Несплавлением (401) называется отсутствие соединения между металлом шва и основным металлом либо между отдельными валиками сварного шва. Типы несплавлений:
по боковой поверхности (4011);
между валиками (4012);
в корне сварного шва (4013).

Непровар (402, D) или неполный провар – это несплавление основного металла на участке или по всей длине шва, появляющееся из-за неспособности расплавленного металла проникнуть в корень соединения (заполнить зазор между деталями).

Нарушение формы сварного шва (500) – это отклонение формы наружных поверхностей шва или геометрии соединения от заданного значения. К нарушениям формы шва по ГОСТ 30242-97 относятся:
- подрезы (5011 и 5012; F);
- усадочные канавки (5013);
- превышения выпуклости стыкового (502) и углового (503) швов;
- превышение проплава (504);
- неправильный профиль шва (505);
- наплав (506);
- линейное (507) и угловое (508) смещения свариваемых элементов;
- натек (509);
- прожог (510);
- не полностью заполненная разделка кромок (511);
- чрезмерная асимметрия углового шва (512);
- неравномерная ширина шва (513);
- неровная поверхность (514);
- вогнутость корня сварного шва (515) и др.

Подрезы – это продольные углубления на наружной поверхности валика шва. Подрезы со стороны корня одностороннего шва из-за усадки вдоль границы называются усадочными канавками. Превышение проплава – избыток наплавленного металла на обратной стороне стыкового сварного шва. Вогнутость корня шва – неглубокая канавка со стороны корня шва, возникшая из-за усадки.

Смещение между свариваемыми элементами при их параллельном расположении на разном уровне называется линейным смещением, а при расположении кромок элементов под углом – угловым смещением. Чрезмерной асимметрией углового шва называется значительное превышение размеров одного катета над другим.

Наплав – это избыток наплавленного металла шва, натекший на поверхность основного металла. Натек – это металл шва, не имеющий сплавления с соединяемой поверхностью и образовавшийся в результате перераспределения наплавленного металла шва под действием силы тяжести. Натеки часто возникают при сварке угловых швов или стыковых швов в горизонтальном положении.

Прожог – вытекание металла сварочной ванны, приводящее к образованию в шве сквозного отверстия. При неправильном профиле шва угол между поверхностью основного металла и плоскостью, касательной к поверхности шва, меньше нормального значения.

Все дефекты, не включенные в группы 1–5 (ГОСТ 30242-97), относятся к прочим дефектам (600): местное повреждение металла из-за случайного зажигания дуги (601);
брызги металла (602);
поверхностные задиры (603) – повреждения поверхности из-за удаления временно приваренного приспособления;
утонение металла (606)
и др.

Данную классификацию целесообразно применять при статическом учете дефектов и оценке их опасности, расшифровке результатов неразрушающего контроля, а также в ряде других случаев. В то же время она не отражает должным образом механизм образования дефектов в металлах. Поэтому при анализе металлургических и технологических причин образования дефектов используют другую классификацию. Например, трещины подразделяются на горячие и холодные. Горячие трещины подразделяются на кристаллизационные, дисперсионного твердения, подсолидусные, а холодные трещины – на мартенситные, интерметаллидные, ламелярные и т.д.

4.1 Стойкость металла сварного шва против образования горячих трещин

Характеристики

Список файлов лекций