ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Свариваемость сплавов на основе ниобия, ванадия и тантала из "Сварка и свариваемые материалы Том 1 " По объему использования в сварных конструкциях первое место из тугоплавких металлов VA группы занимает ниобий [1, 2]. Технически чистый ниобий и сплавы его с твердорастворным упрочнением типа 5ВМЦ хорошо свариваются методами сварки плавлением, С увеличением толщины свариваемых металлов их свариваемость ухудшается, так как происходит сильный рост зерна в шве и ЗТВ, способствующий охрупчиванию сварных соединений. При толщинах более 3 мм предпочтительнее применять электронно-лучевую сварку. Наиболее стабильны по свойствам сварные соединения из рекристаллизованных металлов, так как при варке плавлением деформированного металла не удается избежать разупрочнения в ЗТВ с характерной для нее крупнокристаллической структурой. [c.411] Повышение чистоты исходного металла по примесям внедрения способствует улучшению их свариваемости и позволяет производить сварку в более загрязненной атмосфере. При суммарном содержании газов более 0,06 % (по массе) резко снижается пластичность швов ниобиевых сплавов [2]. Обеспечить удовлетворительную свариваемость танталовых сплавов возможно при еще более низком содержании газов 0,01 % (по массе). [c.412] Примеси внедрения, попадающие в шов из атмосферы, обогащают твердый раствор и выделяются в виде избыточных фаз по границам и телу зерен. Наиболее совершенная защита металла шва и ЗТВ обеспечивается при ЭЛС в вакууме, так как при разрежении 1 10 Па содержание газов в единице объема не превышает 1 10 % (по массе). Весьма надежной является защита металла шва при дуговой сварке в камерах с контролируемой атмосферой аргона или гелия. [c.412] Следует отметить, что для оценки влияния примесей на склонность сварных соединений металлов УА группы к хрупкому разрушению предпочтительнее использовать испытания на ударный изгиб или испытания на трещиностойкость, так как испытания на статический изгиб и растяжение мало чувствительны к небольшим количествам примесей. [c.412] Содержание газов в металле шва снижается при сварке на повышенных скоростях вследствие уменьшения времени взаимодействия. В работе отмечается, что при высоком содержании примесей в инертной атмосфере пластичность швов танталовых сплавов увеличивается с уменьшением погонной энергии сварки. Оптимальный диапазон погонной энергии равен 100— 120 кДж/м. [c.412] Свариваемость сплавов с твердорастворным упрочнением на основе металлов УА группы зависит от количества и вида легирующих компонентов. В принципе увеличение количества легирующих элементов приводит к упрочнению твердого раствора и некоторому снижению пластичности и ухудшению свариваемости. Однако большее значение имеет элементный состав сплава. [c.413] Удовлетворительную свариваемость имеют сплавы тантала, содержащие менее 13 % (ат.) легирующих элементов. Очевидно, такое ограничение как для ниобиевых, так и для танталовых сплавов относится к элементам, которые наиболее эффективно упрочняют твердый раствор (Ш, Мо), так, например, сплав состава Та —30% ЫЬ —7,5% V сваривается удовлетворительно, а сплавы Та— 12,5 % Ш и особенно Та— 17 % Ш обладают плохой свариваемостью швы этих сплавов при комнатной температуре хрупкие, а сплав Та — 17% У склонен к образованию горячих трещин при сварке. [c.413] Отличительной особенностью сплавов с твердорастворным упрочнением является их нечувствительность к изменению параметров режима сварки. Швы этих сплавов кристаллизуются с образованием ячеистых и дендритных структур [2]. [c.413] Наличие ячеистой субструктуры приводит к увеличению общей протяженности границ, что влияет на особенность распространения трещины и разрушение при испытаниях на трещиностойкость и ударный изгиб. Поэтому, как правило, ударная вязкость металла шва несколько выше вязкости ЗТВ. [c.413] Легирование сплавов УА группы карбидообразующими элементами (Т1, 7г, Н ) способствует выделению в швах дисперсных карбидных фаз, располагающихся по границам зерен шва и ЗТВ. Выделяющая фаза приводит к снижению пластичности сварных соединений. Гомогенизация структуры швов происходит при рекристаллизационном отжиге, снижающем температуру вязкохрупкого перехода. [c.413] Механические свойства сварных соединений сплавов с твердорастворным упрочнением находятся на высоком уровне (табл. 31.11). [c.413] Последующая термическая обработка, способствующая коагуляции и глобулизации пластинчатых выделений, частичному растворению метастабильных карбидов и выделению мелкодисперсных стабильных карбидов типа (N5, Zr) , (Та, Н )С, приводит к повышению пластичности и вязкости сварных соединений. Оптимальными режимами термообработки являются для сплава ЫЬ—1 % гг —0,1 % С (НЦУ) — 7= 1200°С, 1 ч для сплава V —2,4% 7г-0,3% С (ВЦУ)—Т= 1100 °С, 1 ч для сплава ЫЬ —5 —2,0% Мо — 1 % 7г —0,1 % С (МЦУ) — 7=1200—1300 °С, 1 ч для сплава ЫЬ—10 % —1 % 2г — 0,1% С (Д-43)—Т= 1400°С, 2 ч. [c.414] Трещины возникают на стадии первичной кристаллизации и развиваются при дальнейшем остывании металла. Горячие трещины обусловлены междендритными жидкими прослойками и остаточными напряжениями. В ниобиевых сплавах образование трещин зависит от соотношения концентрации легирующих элементов. Так, при отношении Мо/2г 5 У/2г 5 и (Мо + + У)/2г 10 горячие трещины в швах отсутствуют. Пористость сварных швов из тугоплавких металлов УА группы является весьма распространенным явлением. Поры располагаются преимущественно по линии сплавления и имеют сферическую замкнутую форму. Они не оказывают существенного влияния на герметичность швов и их механические свойства, но могут существенно увеличивать скорость коррозионного растрескивания. Появление пор объясняют присутствием в основном металле активных примесей и реакциями взаимодействия углерода с кислородом или оксидами. Существенное влияние на образование пор оказывают дефекты обработки торцов свариваемых кромок. [c.415] Полностью устранить подобные дефекты можно, применяя различные способы сварки давлением. Систематические исследования свариваемости тугоплавких металлов при сварке давлением позволили выявить критерий их свариваемости вхолодную, определяемый соотношением их упругих констант (В/С 2,5) или величиной коэффициента Пуассона ц 0,32 [7]. Все чистые металлы УА группы удовлетворяют этому критерию и могут быть сварены вхолодную. Это подтверждается экспериментально степень деформации, необходимая для образования прочного соединения этих металлов, находится на уровне 80— 85%. Заметное снижение деформации при сварке давлением наблюдается при температуре начала диффузионной подвижности (--0,25 Гпл). [c.415] Свариваемость при сварке давлением определяется в основном процессами очистки поверхности и образования физического контакта и в меньшей степени зависит от химического состава и наличия примесей внедрения. Некоторое влияние на свариваемость оказывает исходное состояние материала. Предварительный наклеп способствует снижению деформации схватывания и скорейшему образованию общих зерен на исходной границе раздела. [c.415] Наибольшее распространение получила диффузионная сварка, которая применительно к металлам УА группы производится в вакууме порядка 1 10 Па. Имеющиеся на свариваемых поверхностях оксидные пленки и адсорбированные газы удаляются при нагреве в основном за счет их растворения в матричном металле [6]. Равнопрочные соединения формируются в довольно широком диапазоне изменения параметров режима. [c.415] Некоторые трудности возникают при стыковой сварке ниобиевых сплавов. Соединения получаются хрупкими вследствие искривления исходной текстуры. При сварке оплавлением высоколегированных сплавов часто образуются трещины. [c.416] Вернуться к основной статье