ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Структура и свойства сварных соединений углеродистых и легированных сталей Кристаллизация наплавленного металла сварных соединений углеродистых и низколегированных перлитных сталей из "Металловедение " Большей остаточной индукцией и коэрцитивной силой наряду с высокой прокаливаемостью и стабильностью свойств обладают кобальтовые стали ЕХ5К5 и ЕХ9К15М. Но эти стали содержат соответственно 5 или 15% дорогого и дефицитного кобальта. [c.239] Еще более высокими магнитными свойствами обладает сплав альни, содержащий никель, алюминий in медь. [c.239] Литые немагнитные детали изготавливают из чугуна с высоким содержанием никеля и марганца. Эти чугуны поддаются обработке резанием с большим трудом. [c.239] Стали и сплавы для нагревателей электрических печей должны обладать высоким электросопротивлением, мало изменяющимся при резких изменениях температуры, и высокой окалино-стойкостью. Если электросопротивление в момент включения печи будет намного меньше, чем во время ормальной работы, то пусковой ток будет сильно превышать рабочий. Это приведет к перегрузке подводящей сети в период пуска. [c.239] Сплавы на железной основе значительно дешевле сплавов типа нихром на никелевой основе. Но никелевые сплавы сохраняют пластичность после нагрева до рабочих температур, а железные сплавы после нагрева до 700°С становятся хрупкими. Это затрудняет ремонт нагревателей из сплавов на железной основе. Прочность сплавов на железной основе при высокой рабочей температуре ниже, что заставляет чаще располагать опоры или подвески нагревателей. [c.239] Для нагревательных элементов с рабочей температурой до 1500° С применяют стержни из силицида молибдена. [c.239] Процесс кристаллизации жидкого металла сварного шва при дуговой и газовой сварке подчиняется законам кристаллизации жидкого металла, которые были рассмотрены в I главе. Специфика заключается в быстроте процесса. Скорость охлаждения сварного шва обычно исчисляется десятками и сотнями градусов в секунду, тогда как скорость охлаждения стальных слитков исчисляется градусами или долями градусов в минуту. Кроме того, отличие заключается еще и в том, что кристаллизация протекает на готовых центрах кристаллизации. Ими являются оплавленные кристаллиты основного металла, ограничивающие ванну жидкого металла. [c.240] Процесс кристаллизации сварного шва необходимо рассмотреть, так как механические свойства шва в значительной степени определяются кристаллическим строением. Рассмотрим кристаллизацию однослойного шва, получаемого за один проход. [c.240] Под воздействием электрической дуги или пламени газовой горелки происходит расплавление электродного или присадочного металла, а также части основного металла. Источник нагрева— дуга или пламя горелки — перемещается вдоль шва. Как только отвод тепла в глубь основного металла превысит приток тепла от источника нагрева, начинается кристаллизация. [c.240] При сварке углеродистой стали, которую проводят обычно без подогрева, у корня шва располагаются наиболее мелкие дендриты, имеющие только оси первого порядка. Наиболее круп ные дендриты находятся в верхней части шва. Он имеют оси второго и третьего порядка. В процессе кристаллизации дендрИ ты сталкиваются, взаимно тормозят свой рост. [c.241] После перерыва кристаллизация начинается из оплавленных концов дендритов нижнего, закристаллизовавшегося ранее слоя. Если условия теплоотвода одинаковые в обоих слоях, то направления роста дендритов совпадают. Если условия теплоотвода изменились, то направления роста дендритов также изменяются. Создается впечатление, что дендрит изгибается. На самом деле такой изгибающийся дендрит состоит из нескольких кристаллитов с различным направлением главных осей дендритов. [c.242] Металл сварного шва химически неоднороден. Хотя кристаллизация протекает очень быстро, диффузионные процессы, связанные с различной растворимостью углерода и примесей в жидком и твердом металле, успевают развиться. Высокая температура определяет большую диффузионную подвижность атомов. [c.242] Растворимость углерода и других примесей в жидкой стали значительно выше, чем в твердой. Когда расплавляется металл и образуется ванна, в нее устремляются углерод, фосфор и сера. Тонкий слой основного металла, примыкающий к жидкой ванне, обедняется примесями. Жидкий металл по границе с твердым насыщается ими. Когда начинается кристаллизация, тонкий слой кристаллов, образовавшихся из жидкости с повышенной концентрацией примесей, захватывает эти примеси. За этим слоем расположен слой, содержание примесей в котором прибливительно равно среднему содержанию их в жидком металле сварочной ванны. Третий слой примыкает к временной границе раздела между жидким и твердым металлом, образующейся при перерыве кристаллизации. Из него примеси успевают продиффундиро-вать в жидкий металл. В слое, примыкающем к временной границе раздела, содержание примесей снижается, а в жидком металле повышается. Таким образом, каждая чешуйка металла сварного шва состоит из трех слоев нижнего с повышенным содержанием примесей, среднего с нормальным средним содержанием примесей и верхнего, обедненного примесями. [c.242] Получению чешуйчатого строения сварного шва также способствует прерывистый характер подвода тепла от источника нагрева к фронту кристаллизации. [c.242] В процессе первичной кристаллизации сварного шва желательно получить мелкозернистую структуру с незначительной химической неоднородностью. Металл с такой структурой обладает высокой прочностью и пластичностью. Мелкозернистое строение наплавленного металла можно получить при быстром охлаждении, т. е. при вторичной кристаллизации. Но это не всегда возможно. Быстрое охлаждение в интервале температур 200—300° С, особенно при сварке легированных сталей, может привести к частичной или полной закалке металла шва. В результате 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.243] Наличие неравновесных структур закалки крайне нежелательно с точки зрения работоспособности сварного соединения при высоких температурах. Поэтому сварку труб поверхностей нагрева и 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. В случае мороза ниже —20° С сварочные работы на трубопроводах и поверхностях 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 проводить в соответствии с указаниями, приведенными в табл. 6. [c.243] Если при остывании сварного шва происходит интенсивный встречный рост дендритов, оттесняющих жидкий металл с повышенным содержанием примесей в среднюю часть сварного шва, может образоваться по линии встречи фронтов кристаллизации плоскость слабины. В этом месте скапливаются примеси, сцепление между кристаллами получается плохим и металл легко разрушается. Поэтому стремятся правильным выбором формы разделки кромок и режима сварки обеспечить такой характер процесса кристаллизации, чтобы плоскость слабины вытеснялась в усиление сварного шва. [c.244] В сварных швах можно наблюдать неметаллические включения окислы, сульфиды, нитриды, шлаковые включения. Источником их служат обмазка, флюсы, металлургические реакции, происходящие в жидком металле, и т. д. При нормальном протекании сварочного процесса неметаллические включения удаляются в корку шлака, покрывающего сварной шов. Но иногда они застревают между ветвями быстро растущих дендритов. [c.245] Вернуться к основной статье