ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Строение сварных соединений углеродистых и низколегированных перлитных сталей из "Металловедение " В сварных швах углеродистых и низколегированных перлитных сталей первичную структуру можно наблюдать только после специального травления. Обычное травление выявляет вторичную структуру. При медленном охлаждении образовавшиеся из жидкости при высокой температуре кристаллы аустенита в интервале температур от Аг до Аг превращаются в феррит, а оставшийся после превращения аустенит с повышенным содержанием углерода переходит в перлит. Из осей дендритов первого порядка, содержащих меньше углерода и примесей, образуются зерна феррита. Дендрит дробится на несколько зерен. Перлитные зерна получаются из периферийных слоев дендритов и междендритных прослоек. Феррито-нерлитная структура сварного шва называется вторичной, так как она образуется в процессе вторичной кристаллизации из твердого раствора — аустенита. [c.209] Мелкозернистое строение в направленном металле получается при быстром охлаждении, т. е. при вторичной кристаллизации. [c.209] Но это не всегда возможно. Быстрое охлаждение в интервале 200—300° С, особенно при сварке легированных сталей, может привести к частичной или полной закалке металла шва. Вследствие образования мартенсита, имеющего больший объем, чем перлит или феррит, в сварном шве возникают напряжения, которые могут привести к образованию трещин. Эти трещины называют холодными, так как они образуются при относительно низких температурах. [c.210] Неравновесные структуры закалки крайне нежелательны в сварных соединениях элементов работающих, при высоких температурах. Поэтому сварку поверхностей нагрева труб, а также трубопроводов, работающих под давлением, согласно Инструкции по ручной электродуговой сварке труб из углеродистых и низколегированных сталей, можно проводить в зимних условиях только с предварительным и сопутствующим подогревом. При морозе ниже —20° С сварку трубопроводов и поверхностей нагрева на открытых монтажных площадках проводить нельзя. Трубы из легированных сталей нельзя сваривать при температуре ниже —10° С. Сварку и прихватку стыков трубопроводов и труб котлов в зимних условиях при температуре окружающего воздуха ниже 0° С следует вести в соответствии с нормами, указанными в табл. 4. [c.210] При сварочных работах на открытых монтажных площадках они должны быть хорошо защищены со всех сторон от ветра, сквозняков, дождя и снега. Для замедленного охлаждения сварные стыки из низколегированных сталей после сварки необходимо обкладывать теплым песком или листами асбеста до полного их остывания. [c.210] В интервале температур 1400—950° С в сварном шве могут образоваться горячие трещины. Они сравнительно часто встречаются при сварке легированных сталей. Причина образования горячих трещин заключается в неоднородности состава и свойств кристаллов металла сварного шва при высоких температурах. Средняя часть дендрита состоит из более тугоплавких и прочных при высоких температурах составляющих. Легкоплавкие примеси оттесняются на периферию дендритов и в междендритные промежутки. Металл по границам дендритов может находиться либо в жидком состоянии, либо, если кристаллизация закончилась, то, находясь в твердом состоянии, он обладает пониженной прочностью и пластичностью. При возникновении растягивающих напряжений, превышающих предел прочности, по границам дендритов возникают горячие трещины. Это очень опасный дефект сварного шва, который может привести к внезапному хрупкому разрушению при эксплуатации. [c.210] На участке 2—3 температура изменялась от солидуса до температуры перегрева при нормализации. Тепловой цикл сварки вызвал в этой области значительный рост зерна. Этот участок бывает сильнее развит у швов, имеющих большое сечение и сваренных с большой погонной энергией. Ширина участка перегрева в швах большого сечения при однопроходной сварке может достигать 3—4 мм. [c.212] Зерно кипящей малоуглеродистой стали склонно к росту, поэтому в сварных соединениях из нее участок с крупным зерном более широкий, чем в аналогичных соединениях из спокойной и полуспокойной стали. Наследственно мелкозернистые низколегированные жаропрочные стали имеют слабо развитый участок с разросшимся зерном или этот участок отсутствует совсем. Это объясняется тем, что зерно аустенита не склонно к росту. Очень сильный рост зерна в околошовной зоне наблюдается у хромистых нержавеющих сталей ферритного класса. [c.213] Участок 3—4 — участок нормализации. На зтом участке температура изменяется от температуры, превышающей Асз на 100—150 град, до Лсд. [c.213] Непродолжительный нагрев в этом интервале температур вызывает измельчение зерна. Металл участка нормализации обладает повышенными механическими свойствами при комнатной температуре. Ширина его составляет от 0,2 до 4—5 мм. [c.213] На участке 4—5 температура изменялась от Лсд до Асу. Здесь произошла частичная перекристаллизация. В первую очередь превращение захватывает перлитные зерна. Они и часть ферритных зерен превращались в аустенит. При последующем охлаждении остались неизмельченные ферритные зерна, не претерпевшие превращения при нагреве, и измельченные зерна квазиэвтектоида с пониженным содержанием углерода. Обычно ширина этой зоны находится в пределах от 0,1 до 5 мм. [c.213] Участок 5—6 — участок рекристаллизации. Он существует только у наклепанной стали. Раздробленные и вытянутые при пластической деформации зерна в интервале температур от 450 до 727° С стремятся принять равноосную форму. При температурах 650—727° С может произойти собирательная рекристаллизация, приводящая к росту зерна. Участок рекристаллизации сохраняет текстуру. Ширина этого участка 0,1—5 мм. [c.213] Нагрев стали ниже 200° С не вызывает изменений структуры и свойств. [c.214] Участок свариваемого металла, претерпевший изменения структуры и свойств под воздействием термического цикла сварки, называется зоной термического влияния. [c.214] В заключение необходимо отметить, что рассматриваемая схема условна. Она применима лишь для качественной оценки превращений в зоне термического влияния. Диаграмма железо — углерод построена для медленно протекающих равновесных процессов. Быстрые нагревы и охлаждения будут приводить к запаздыванию превращений при нагреве и охлаждении в зоне термического влияния. [c.214] Вернуться к основной статье