ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Прочность и долговечность деталей машин, восстановлен из "Восстановление деталей машин и механизмов сваркой и наплавкой " Во время наплавки или сварки металл ванны находится в расплавленном состоянии, а прилегающая к ней часть основного металла нагревается до температур, превышающих критические точки. При этом в большинстве случаев сварочная ванна окружена значительной массой холодного металла. Это приводит к резкому увеличению скорости охлаждения нагретого металла и возникновению в нем различных структур. Таким образом, на участке наплавки или сварки происходит не только кристаллизация наплавленного металла, но и перекристаллизация основного металла с образованием зоны термического влияния. На этом участке механические свойства основного металла, вследствие его перекристаллизации, могут изменяться в значительных пределах. Например, предел прочности, предел текучести, относительное удлинение могут снижаться до 50% по сравнению с этими же свойствами основного металла вне зоны термического влияния. Так же резко может изменяться и твердость металла отдельных участков этой зоны. Поэтому структурные превращения в основном металле имеют не менее важное значение для прочности детали, восстановленной наплавкой или сваркой, чем аналогичные свойства наплавленного металла. [c.9] Для малоуглеродистой стали схема структурных изменений в зависимости от кривой распределения температуры нагрева металла представлена на фиг. 1. Структурные превращения в данном случае рассматриваются при условии наплавки одиночного валика на массивную стальную деталь без ее подогрева в условиях нормальной температуры окружающего воздуха и на обычном режиме наплавки. В этой зоне можно заметить несколько участков. [c.9] При автоматической дуговой сварке под флюсом одним электродом доля участия основного металла в металле шва составляет 55—70%. При наплавочных работах эта доля участия существенно снижается. Наплавленный металл состоит из крупных вытянутых зерен и имеет феррито-перлитную структуру. Его структура и механические свойства в значительной степени зависят от марки применяемых электродов и присадочных металлов. [c.10] Металл, наплавленный электродами марки К-2-55, У-340п/б и ОЗН-300, имеет структуру сорбита, сорбитообразного перлита и перлита, которая ближе к линии сплавления переходит в ферритопер лит. [c.10] При наплавке малоуглеродистой и углеродистой сталей зернообразным сталинитом в образовании сплава принимают участие железо, хром, марганец, углерод, а также примеси, содержащиеся в ферромарганце, феррохроме, чугунной стружке. Следовательно, процесс образования сплава является сложным. С одной стороны происходит образование твердого раствора (железо—хром—марганец—углерод) и ледебурита и, с другой стороны, — простых и сложных карбидов. В зависимости от содержания углерода и легирующих элементов в наплавленном металле карбидной фазы будет больше или меньше. Ближе к линии оплавления с основным металлом карбиды более мелкие и имеют округлую форму, а дальше от нее в наплавленный металл — вытянутую игольчатую форму. [c.10] Стойкость на износ от истирания зависит от характера структуры наплавленного металла. Чем больше в наплавленном слое мелких равномерно распределенных карбидов, тем выше износостойкость при всех прочих равных условиях. Мелкокристаллические плотные слои наплавленного металла обладают большей износостойкостью, чем крупнокристаллические. [c.11] Участок основного металла из малоуглеродистой стали сразу же за линией сплавления сильно науглерожен. [c.11] Последующие участки зоны термического влияния имеют структурные изменения, характерные для малоуглеродистой стали. [c.11] Металл, наплавленный сормайтом 1 на цементованную сталь 20, представляет собой твердый раствор хрома в у-железе и сложные карбиды. Переход от наплавленного металла к основному резкий, так как сормайт 1 во время наплавки плохо диффундирует в основной металл. Основной металл вблизи линии сплавления имеет структуру сорбита. Далее в основном металле расположены обычные участки зоны термического влияния. [c.11] Участок 2 расположен между основным и наплавленным металлом. Он представляет собой неполное расплавление основного металла и характерен одновременным существованием жидкой и твердой фазы в момент сварки. Температура нагрева металла этого участка близка к температуре плавления. Глубина распространения второго участка весьма мала и поэтому в большинстве случаев он представляет собой линию сплавления основного металла с наплавленным. Иногда по этой линии сплавления можно довольно ясно различать границу между зернами основного и наплавленного металла. В отдельных случаях по этой границе располагается пленка окислов. В таком месте шов будет иметь пониженную прочность, тем более, что металл этого участка имеет крупнозернистое строение. [c.11] Участок 5 является участком перегретого основного металла. Это вызывает значительный рост зерен металла и приводит к образованию видманштеттовой структуры. В случае сильного перегрева металла этого участка он является самым слабым местом сварного шва с пониженной сопротивляемостью ударным нагрузкам. Ударная вязкость этого металла может снизиться на 25% и более по сравнению с исходным металлом. [c.11] Участок 4 состоит из основного нормализованного металла наиболее мелкозернистого строения с улучшенными механическими свойствами. [c.11] Далее между участками 5 и 5 находятся участки рекристаллизации и синеломкости с некоторым изменением механических свойств металла прй отсутствии структурных изменений. [c.12] Глубина зоны термического влияния зависит от начальной температуры металла восстанавливаемой детали, температуры окружающего воздуха, соотношения между количеством наплавленного и основного металлов, режимов и способов сварки или наплавки, теплопроводности основного металла и других факторов. Средняя глубина этой зоны составляет при ручной сварке электродами с ионизирующим покрытием около 2,5 мм с защитным покрытием около 6,0 мм при газовой сварке около 25 мм. При автоматической сварке под флюсом глубина зоны в значительной степени зависит от толщины свариваемого металла и скорости сварки. Например, при сварке стальных листов толщиной 40 мм током 2000—2500 а и скорости сварки 10—12 MI40 , глубина зоны доходит до 8—10 мм, а при меньшей толщине (20 мм), силе тока 1200—1400 а и скорости 360 м/час она составляет всего лишьТ0,5—0,7 мм. [c.12] По отдельным участкам общая глубина зоны термического влияния примерно распределяется следующим образом (табл. 1). [c.12] Например, у среднеуглеродпстой стали с содержанием углерода 0,4—0,5%, и тем более при наличии хотя бы небольшого количества легирующих элементов, в зоне шва наблюдается следующее. [c.13] Участок наплавленного металла имеет более низкое содержание углерода по сравнению с основным металлом. Его микроструктура имеет дендритное строение и состоит из крупных зерен феррита с относительно небольшим включением в виде прослоек сорбитизирован-ного перлита. Механические свойства наплавленного металла в значительной степени зависят от марки примененных электродов или электродной проволоки и флюсов. [c.13] Структура участка неполного расплавления основного металла с нагревом от 1440 до 1500° почти ничем не отличается от структуры предыдущего участка. [c.13] Следующий участок при температуре нагрева от 1000 до 1440° представляет собой слой перегретого металла. Металл имеет увеличенное зерно с неблагоприятной ориентацией структурных составляющих. Микроструктура — сорбит, окаймленный тонкой сеткой феррита или сорбит с прожилками феррита. Металл имеет пониженную сопротивляемость динамическим нагрузкам. Микротвердость сорбита 300—340 единиц. [c.13] Участок нормализованного металла имеет весьма мелкозернистое строение. Температура нагрева 800—1000° С. В зависимости от содержания углерода, легирующих элементов и скорости охлаждения образуется мартенсит, троостит или сорбит. При пониженном содержании углерода или замедленном охлаждении микроструктура представляет сорбит или сорбитообразный перлит, окаймленный тонкой прерывистой сеткой феррита. Последний может быть и с равномерно распределенным включением. Глубина зоны термического влияния несколько больше, чем у перегретого участка. [c.13] Вернуться к основной статье