ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние сварочных материалов на свойства сварных соединений и наплавленных слоев из "Сварочные материалы " При наиболее распространенных способах сварки плавлением в результате действия источника сварочного тепла образуется ванна расплавленного металла — сварочная ванна, которая после затвердевания — кристаллизации обеспечивает создание металлической связи с нерасплавленными зонами свариваемых элементов. Распространение тепла в свариваемых элементах приводит к нагреву того или иного из объемов, прилегающих к расплавленной зоне. По мере удаления от зоны нагрева обычно подвижного источника сварочного тепла температура металла снижается и в свариваемых изделиях значительных размеров достигает их начальной температуры (температуры окружающей среды). В некоторых объемах металла, получивших при этом нагрев выше некоторой минимальной температуры, зависящей от состава свариваемого металла и его состояния перед сваркой (наличия наклепа, структуры закалки и пр.), происходит изменение структуры и свойств. В целом такая измененная в результате сварки область свариваемого металла называется зоной термического воздействия или зоной термического влияния (ЗТВ). [c.10] Сварные соединения работают в различных условиях, в связи с чем к ним предъявляются и различные требования. [c.10] В большинстве случаев основным требованием, предъявляемым к сварным соединениям, является обеспечение ими необходимой механической прочности конструкции. В качестве других требований могут быть отмечены обеспечение плотности (герметичности), химической стойкости, жаропрочности и др. В ряде случаев требования могут быть комплексными например, сварные соединения некоторых трубопроводов должны быть и прочными, и плотными соединения корпусов судов — прочными, плотными и коррозионностойкими в слабоагрессивных средах (вода, морская вода) в химических агрегатах — и прочными, и плотными, и химически стойкими в среде той или иной степени агрессивности. [c.10] Рассмотрим схему сварного соединения (рис. 1.1). [c.11] Расплавившийся при сварке металл и впоследствии закристаллизовавшийся образует металл шва (/), имеющий либо литую структуру (при однослойной сварке, выполняемой в один проход на все сечение), либо структуру литого металла, подвергшегося в некоторой своей части дополнительной термической обработке при последующих нагревах (в случае выполнения сварки в несколько проходов). [c.11] Для металлов, обладающих полиморфизмом, в такой зоне обычно заметно изменяется структура в участках, где температура нагрева при сварке превосходила критические температуры, при которых устойчивая решетка низкотемпературной фазы (например, решетка объемноцентрированного куба Рвц) перестраивается в кристаллическую решетку высокотемпературной фазы (в этом случае — гранецентрированного куба Ре ). После обычного при сварке ускоренного охлаждения в этих зонах при распаде высокотемпературной фазы получаются неравновесные структуры продуктов распада, естественно, со своими особыми свойствами. [c.12] Вся зона термического влияния, как правило, неоднородна по структуре и в своих отдельных участках имеет заметно изменяющиеся свойства. В некоторых случаях общая работоспособность сварного соединения определяется размером и свойствами определенного участка зоны термического влияния. [c.12] За зоной термического влияния следует не измененный ни по структуре, ни по свойствам основной металл. [c.12] В большинстве случаев для обеспечения надежной работы конструкции должен быть правильно выбран материал, в частности металл, для ее изготовления. При правильном выборе металла комплекс его свойств обеспечивает все необходимые эксплуатационные, рабочие характеристики конструкции. Материал сварных соединений также должен обеспечивать надежную работу сварной конструкции в целом. [c.12] С этой точки зрения (предполагая необходимость правильного конструирования и изготовления, включая сварку) свойства основного металла могут рассматриваться как эталон, воспроизведение свойств которого в сварных соединениях решает задачу надежности всей сварной конструкции. [c.12] Свойства сварных соединений в сравнении со свойствами основного металла должны рассматриваться как комплексно — основной металл — сварное соединение, так в некоторых случаях и дифференцированно-основной металл — участок (составляющая) сварного соединения. [c.13] Для упрощения задачи пренебрежем общей характеристикой основной металл — сварное соединение и рассмотрим соотношение свойств основной металл — составляющие сварного соединения. В данном случае будем сравнивать неизменный термическим циклом основной металл с металлами зоны термического влияния, зоны сплавления и металлом швов. Начнем с сопоставления основной металл—металл шва. [c.13] Металл шва — литой металл, правда, полученный в специфических условиях обработки и кристаллизации, характерных для сварки. Основной металл в большинстве случаев улучшается термопластической, а иногда и термической обработкой. [c.13] Зона сплавления, как указано выше, в основном определяется переходными составами металла от основного к шву. Большая ее часть находится при сварке в расплавленном или полурасплав-ленном состоянии. Поэтому в той или иной степени состав металла зоны сплавления также связан с составом металла ванны, а следовательно, с составом наплавляемого металла. Иными словами, подбор сварочных материалов является важным средством активного вмешательства также и, в свойства металла зоны сплавления. [c.14] Свойства зоны термического влияния в основном определяются термопластическим циклом, сопровождающим выполнение сварки и связанным со способом и режимом сварки. Степень сосредоточенности или распределенности источника сварочного тепла и его мощность определяют локальность расплавления металла, размеры сварочной ванны, количество тепла, отводимого в окружающий нерасплавляющийся металл, а следовательно, температурное поле в свариваемом изделии и термические циклы соответственно расположенных объемов металла. Это определяет скорости их нагрева, длительность пребывания при высоких температурах, вызывающего рост зерна и другие явления, а также скорости охлаждения, весьма важные для конечных свойств металла. Поэтому в большинстве случаев средством активного вмешательства в свойства металла зон термического влияния является правильный выбор способа сварки и режима сварки. [c.14] Однако в некоторых случаях на свойства металла зон термического влияния и особенно наиболее высоконагреваемых при сварке участков, близких к границе сплавления, влияет и правильный выбор сварочных материалов. Это влияние определяется как количеством водорода, диффундирующего из шва в зону термического влияния, так и полем собственных внутренних напряжений в околошовной зоне, связанным с соотношением составов и свойств металлов шва и зоны термического влияния. Пластические свойства сварных соединений, иногда сразу после сварки невысокие, восстанавливаются, возрастая в несколько раз после выдержки при комнатной температуре. Темп и степень такого повышения пластичности часто определяются количеством водорода, вводимого в металл шва при том или ином способе сварки и применяемых сварочных материалах. [c.14] Схематически наплавка части поверхности плоской детали показана на рис. 1.2. [c.15] Наплавка 1, осуществленная сварочными методами на основной металл 4, также будет сопровождаться наличием зоны сплав- тения 2 н зоны термического влияния 3. [c.15] Вернуться к основной статье