ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Структурные превращения в зоне термического воздействия из "Металлургические и технологические основы дуговой сварки 1962 " Под действием тепла дуги основной металл, непосредственно прилегающий к сварочной ванне, нагревается до высокой температуры и вследствие этого в зоне термического влияния происходят структурные превращения. [c.56] В результате термического воздействия различные участки этой зоны претерпевают превращения, характер которых зависит от максимальной температуры нагрева данной области, времени пребывания в определенном интервале температур и скорости охлаждения. Распределение температуры в поперечном сечении сварного соединения определяется кривой максимальных температур, расположение которой зависит как от режима сварки, так и от теплофизических свойств металла, размеров и формы изделия. [c.56] Характер структуры в отдельных участках зоны термического воздействия может быть определен путем сопоставления кривой распределения максимальных температур с диаграммой состояния сплава, подвергаемого сварке. [c.57] На фиг. 36, а и б приведена схема диаграммы состояния железо— углерод и в том же температурном масштабе построена кривая распределения максимальных температур в околошовной зоне. [c.57] Участки / — неполного расплавления 2 — перегрева 3 — нормализации 4 — неполной перекристаллизации 5— рекристаллизации 6— синеломкости. [c.57] Естественно, что чем дальше от шва, тем до меньшей максимальной температуры нагревался основной металл. Металл, который при сварке нагревался ниже 700°, как это следует из диаграммы состояния железо — углерод, не претерпевает структурных превращений. Однако при сварке стали, подвергшейся действию наклепа (например, вследствие холодного проката), в области, подвергавшейся нагреву в интервале температур 500—700° С, происходит рекристаллизация из вытянутых и раздробленных вследствие наклепа зерен вырастают новые,равноосные зерна. Сущность рекристаллизации заключается в том, что атомы железа из решетки одного зерна переходят в соседнюю. [c.57] Структура участка рекристаллизации состоит из равноосных зерен феррита и перлита, в отличие от вытянутых, деформированных зерен основного металла, подвергшегося до сварки наклепу. [c.57] Так как рекристаллизационный отжиг, получающийся при сварке, возвращает стали свойства, которыми она обладала до наклепа, то в области нагрева околошовной зоны до 500—700° наблюдается снижение твердости и повышение пластичности металла. [c.58] Участок металла, подвергшийся при сварке нагреву в пределах температур от A i до A g (для малоуглеродистой стали примерно в интервале температур 720—900°), претерпевает неполную перекристаллизацию. [c.58] Сущность процесса перекристаллизации заключается в следующем. При нагреве стали до температуры A i перлит превращается в зерна аустенита. Зерна аустенита при температуре эвтектоидного превращения имеют концентрацию углерода, равную 0,83%. При дальнейшем повышении температуры образовавшиеся зерна аустенита стремятся растворить окружающие их зерна феррита, причем каждой температуре соответствует строго определенное количество феррита, перешедшее в твердый раствор аустенита. В связи с этим концентрация углерода в аустените понижается. Растворение феррита в аустените заканчивается при температуре Ас металл, нагретый выше этой температуры, состоит только из зерен аустенита. [c.58] При охлаждении металла процесс протекает в обратном направлении из аустенита выделяется феррит и при температуре Аг происходит эвтектоидное превращение весь оставшийся аустенит превращается в перлит. Поэтому металл, нагревавшийся при сварке до температуры выше A i, по ниже Ас у проходит только частичную перекристаллизацию, и структура этой зоны весьма своеобразна наряду со старыми, более крупными зернами феррита, не проходившими перекристаллизацию, имеются новые, мелкие зерна феррита и перлита, располагающиеся в виде колоний по границам крупных ферритных зерен, не прошедших перекристаллизацию. [c.58] Как уже указывалось, при температуре A заканчивается растворение феррита в аустените и поэтому металл, нагретый несколько выше температуры Ас , состоит из мелких, вновь образовавшихся зерен аустенита. [c.58] При охлаждении металла, нагретого до температуры несколько выше Лсз (для малоуглеродистой стали до температуры 900—1100° С), мелкозернистость сохраняется структура этого участка зоны термического влияния, называемого участком нормализации, представляет собой мелкие зерна феррита и участки перлита. Механические свойства металла этой части зоны термического влияния весьма высокие. [c.58] Непосредственно к металлу шва прилегает участок неполного расплавления, включающий узкую полоску основного металла, нагреваемую при сварке до температур начала и конца плавления. При рассмотрении под микроскопом этот участок практически не отличается от участка перегрева и также характеризуется резко выраженной круннозернистостью. [c.59] Расчет распределения максимальных температур может быть выполнен следующим образом. [c.59] Результаты вычислений сводим в чабл. 12. [c.62] Сравнительные размеры различных участков зоны термического влияния по экспериментальным данным [4] приведены в табл. 13. [c.63] Выше рассматривались расчеты температур в период квазиста-ционарного состояния, т. е. когда температурное поле достигает предельного значения и, оставаясь неизменным относительно подвижного начала координат, совпадающего с точкой ввода тепла в изделие, перемещается вместе с ней. [c.63] Начальный период (от момента начала сварки до установления квазистационарного состояния) называется периодом теплонасы щения. [c.63] Вернуться к основной статье