Свойства металлов при температурах сварочного термического цикла

Подогрев при сварке изменяет поля температуры и сварочных деформаций, а также в ряде случаев и свойства металла, воздействуя на термический цикл. При этом изменяются напряжения, создаваемые структурными превращениями. В отношении пластических деформаций подогрев, с одной стороны, уменьшает предел текучести, модуль упругости и перепад температур. Это способствует уменьшению максимальных остаточных напряжений. С другой стороны, он расширяет зону пластических деформаций, если тепло-вложение при сварке остается прежним. При подогреве до очень высоких температур, при которых мало, остаточные напряжения также весьма малы. [c.236]

Сварочная металлургия отличается от других металлургических процессов высокими температурами термического цикла сварки и малым временем существования сварочной ванны в жидком состоянии, т. е. в состоянии, доступном для металлургической обработки металла сварного шва. Кроме того, специфичны процессы кристаллизации сварочной ванны, начинающиеся от границы сплавления, и образования измененного по своим свойствам металла зоны термического влияния. [c.313]

На рис. 5.5 представлены схемы выполнения сварки по суперпроходам, принятые при расчете ОСН. Последовательность наложения суперпроходов соответствовала последовательности выполнения проходов в реальном процессе сварки. Основной металл (перлитная сталь 12НЗМД) и аустенитный сварочный материал принимались для всех анализируемых соединений одинаковыми. Теплофизические свойства — теплопроводность X и объемная теплоемкость су — принимались независимыми от температуры, равными Я = 32,3 Вт/(м-град), су = 3,8-10 Дж/(м -град) для основного металла и i = 14,7 Вт/(м-град), су = 4,6- 10 Дж/(м -град) для аустенитного металла шва. Используемые при решении термодеформационной задачи зависимости температурной деформации е , модуля упругости Е (одинаковая зависимость для основного металла и металла шва) и предела текучести ат приведены соответственно на рис. 5.6. и 5.7. Так как аустенит не претерпевает структурных превращений, для него зависимости От и е от температуры на стадии нагрева и охлаждения одинаковые. Основной металл претерпевает структурные превращения, и, так как сварочный термический цикл далек от равновесного (большие скорости нагрева и охлаждения), температурный интервал Fe — Fev-превращения от T l до Ти (см. рис. 5.6) при нагреве не совпадает с интервалом [c.282]

Наиболее часто встречается неодкороднссть в свойствах сварного шва, ОКОЛОШСБНОЙ зоны и оснсвного металла, обусловленная различием в структуре, величиной зерна и другими причинами. Сварочный термический цикл в околошовной зоне характеризуется нагревом металла до высоких температур и значительными скоростями охлаждения. При сварке углеродистых и легированных сталей происходит закалка околошовной зоны. Закаленная около-шовная зона имеет более высокую твердость и пониженную пластичность по сравнению с основным металлом и сварным швом (рис. 198). [c.307]

Тепловое воздействие на металл при сварке — один из главных факторов, обусловливающих изменение его свойств в зоне соединения. Оно характеризуется сварочным термическим циклом, т. е. изменением температуры во времени. При этом особенно важны максимальная температура нагрева, время пребывания при высоких температурах и скорость охлаждения до нормальных температур. Обобщенным показателем теплового воздействия может быть величина зоны разогрева, в пределах которой изменяются свойства металл или происходит пластическая деформация. По степени уменьшения зоны разогрева основные способы сварки можно расположить в следующем порядке элек-376 [c.376]

При сварке в сплавах титана происходят сложные фазовые и структурные превращения. Ч)твствительность к сварочному термическому циклу выражается в протекании полиморфного превращения а <-> Р резком росте размеров зерна Р-фазы и перегреве на стадии нагрева образовании хрупких фаз при охлаждении и старении неоднородности свойств сварных соединений, зависящих от химического и фазового состава сплавов. Вследствие низкой теплопроводности и малой объемной теплоемкости титана время пребывания металла при высоких температурах значительно больше, чем для стали, что является причиной перегрева, резкого увеличения размера зерен Р-фазы и снижения пластичности титана. Превращение Р а в зависимости от состава сплава и температурно-временных условий сварки может сопровождаться возникновением стабильной а-и метастабильных а -, а"-, а -, со-, Р-фаз, а также уфэзы. а -фаза характеризуется зака- [c.128]

С затвердеванием металла шва структурные превращения в нем не заканчиваются. Например при сварке стали первичные кристаллиты сразу после их образования состоят из аустенита - твердого раствора углерода и легирующих элементов в у-железе, существующего при высоких температурах (750...1500 °С ). В процессе охлаждения аустенит распадается, превращаясь в зависимости от состава стали и скорости охлаждения в другие фазы пластичный феррит, более прочный перлит и прочный, но малопластичный мартенсит. Скорость охлаждения зоны сварки обычно велика, и структурные превращения не успевают произойти до конца. Следовательно, меняя скорость охлаждения сварного соединения, подогревая или искусственно охлаждая его, можно в некоторых пределах управлять вторичной кристаллизацией металла шва и его механическими свойствами. Теплота, выделяемая источником нагрева, при сварке распространяется в основной металл. Его участки нагреваются до температуры плавления на границе сварочной ванны и имеют температуру окружающей среды вдали от нее. Это не может не сказаться на структуре металла. Зону основного металла, в которой в результате нагрева и охлаждения металла происходят изменения структуры и свойств, называют зоной термического влиянця (ЗТВ). Каждая точка в ЗТВ в зависимости от расстояния до оси шва достигает различной максимальной температуры, нагревается и охлаждается с различными скоростями. Изменение температуры данной точки во времени KdiZUbdiKiX термическш циклом. Каждая точка ЗТВ имеет при сварке свой термический цикл. Значит, металл в ЗТВ подвергается в результате сварки нескольким видам термической обработки. Поэтому в ЗТВ наблюдаются четко выраженные участки с различной структурой и свойствами. [c.29]

Как известно, шероховатость или чистота поверхности при механической обработке определяется в первую очередь прочностными свойствами обрабатываемого материала. При сварке плавлением воздействие термического цикла сварки вызывает в металле структурно-химические изменения, обус-ловливаюшие неоднородность прочностных свойств сварного соединения. Так, сварные соединения, выполненные из закаленных низколегированных сталей, характеризуются двумя основными участками неоднородности в зоне термического влияния (1 — разупрочненный участок, обусловленный сварочным нагревом стали до температуры Ас 2 - участок полной перекристаллизации, нагревающийся выше температуры конца фазового а—у превращения вплоть до температуры плавления). Регламентируемый уровень прочности сварных соединений из стали 09Г2С соответствует разупрочнению участка 1 на 11—13 % и упрочнению участка 2 на 8—10 %. Для стали 16ГМЮЧ соответственно 15—17 % и 10—13 %. В отдельных случаях относительное разупрочнение свариваемых сталей может превышать 40%. [c.91]

Холодные трещины в наплавленном металле образуются при сравнительно невысокой температуре (- 200°С). Они возникают тогда, когда металл, казалось бы, уже приобрел высокие прочностные свойства. Характерная черта появления холодных трещин — замедленное их развитие в течение нескольких часов и даже суток. Затем при достижении определенной величины трещины развиваются мгновенно, взрывоподобно с характерным звуковым эффектом. Холодные трещины возникают как по границам зерен, так и по телу зерна. Образованию холодных трещин способствуют повышенное содержание углерода, водорода и некоторых других элементов в наплавленном металле. Для образования трещин необходимо наличие каких-либо сил, способных вызвать деформацию. Такими силами служат остаточные сварочные напряжения, возникающие вследствие термических циклов наплавки. Однако только этого недостаточно для появления холодных трещин. Необходима еще предрасположенность металла к их образованию. [c.44]

Для того чтобы закончить рассмотрение экспериментальных данных о тонкой структуре металла околошовной зоны, отметим, что спад значений параметров Я, р, а, р, термо-ЭДС прекращается как только замедляется или совсем не происходиг рост зерен в результате оплавления границ или выпадения ст-феррита при температурах, близких к Гпл- В условиях, когда ферритной фазы в образцах становится достаточно много (см. рис. 58, сталь 12Х18Н10Т), процесс очистки может в известной степени вновь восстановиться вследствие более высокой диффузионной подвижности углерода в феррите, а также большей растворимости атомов замещения титана (ниобия) в нем. В этом случае имеет место накопление атомов углерода в объеме границ у/а главным образом в участи границ. Дополнительным подтверждением выявленного механизма процессов в металле околошовной зоны являются результаты исследования изменения свойств металла образцов, обработанных по термическому циклу, имитирующему сварочный цикл [79, 80]. О правомочности использования для указанных исследований образцов, подвергнутых термической обработке, имитирующей только нагрев (не имитирующий напряженного состояния околошовной зоны), го-вор ит высокая степень корреляции кривых, характеризующих изменение их свойств в зависимости от термического воздейст-108 [c.108]

Металл многослойных швов, 1фоме последних слоев, подвергающийся действию повторного термического цикла сварки, имеет более благоприятную мелкозернистую структуру. Поэтому он обладает более низкой критической температурой перехода в хрупкое состояние. Пластическая деформация, возникающая в металле шва под действием сварочных напряжений, также повышает предел текучести металла шва. Свойства сварного соединения зависят от свойств не только металла [c.14]

На рис. 10.8 показаны микроструктуры сварного соединения стали 08X21Н6М2Т толщиной 30 мм. Электрошлаковая сварка (ЭШС) выполнена при сопутствующем подогреве с помощью газовых горелок и принудительном сопутствующем охлаждении с по-монц ю водовоздушных форсунок. Параметры термического цикла ЭШС в околошовном участке с шах = 1350 °С соответствовали следующим значениям скорость охлаждения на заключительной стадии цикла повышена до 13°С/с с помощью принудительного охлаждения водовоздушной смесью при расходе воды 0,06 м /ч. Сварку осуществляли сварочной проволокой ЗСв-06Х20Н11МЗТБ с применением флюса АН-26С. В состоянии после сварки сварные соединения имеют следующие механические свойства — 686 МПа, угол загиба 130°, K J металла околошовного участка ЗТВ при—40 °С 1,8 МДж/м . В случае применения общепринятой технологии ЭШС для обеспечения повышенного уровня механических свойств сварных соединений выполняют последующую высокотемпературную термическую обработку — нормализацию при 1100°С. [c.280]

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]

В случае кратковременности сварочного нагрева и по существу минимальной выдержке при Ттах на окончательную структуру и свойства влияет и ветвь нагрева металла. Непродолжительное пребывание металла выше критических температур приводит к тому, что образующиеся новые структурные фазы могут не выравнить свой состав. Поэтому кристаллы этой высокотемпературной фазы (например, аустенит, получившийся при нагреве из ферритоперлитной структуры) к моменту охлаждения могут быть не гомогенизированными, т. е. иметь различную концентрацию элементов в различных участках одного и того же зерна. Это может вызвать различные результаты термического воздействия на конечную структуру и свойства при одинаковых циклах охлаждения, но при различной длительности достижения Гтах и выдержке при этой температуре. В целом быстрый нагрев и малая выдержка приводит к меньшему росту зерна для данной Тщах (см- рнс. УП.З), чем при медленном нагреве и длительной выдержке при Т = Ттах, но при охлаждении с достаточно большими скоростями будет способствовать получению менее равновесной структуры по сравнению с такой же скоростью охлаждения Шохл более гомогенизированного при высоких температурах металла. [c.335]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...