Структура околошовной зоны в сварных соединениях

СТРУКТУРА околошовной зоны в СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ [c.156]

Оптимальной структурой металла шва и околошовной зоны в сварных соединениях высокохромистых жаропрочных сталей является сорбит. [c.147]

Оптимальной структурой металла шва и околошовной зоны в сварных соединениях высокохромистых сталей является структура сорбита (фиг. 16, б). Она может быть получена, если после [c.37]

В процессе этих экспериментов измеряли критическую длину I трещин в зависимости от приложенных растягивающих напряжений (рис. 31 и 32). Было показано, что с уменьшением напряжений длина трещин к моменту разрушения увеличивается. При сравнительно малых напряжениях процесс развития трещины не происходит до тех пор, пока в сечении образца не возникнут напряжения, равные критическому. С уменьшением напряжений увеличивается также и время до разрушения образца. Наибольшая скорость развития трещины наблюдается в основном металле и околошовной зоне. В сварном соединении она несколько меньше, очевидно в связи со-структурой металла шва и перераспределением водорода. [c.63]

На рис. 109 и 110 показаны структурные диаграммы для сталей 45 и 40Х, резко отличающихся по устойчивости аустенита при сварке. Кривые, указывающие количество отдельных структурных составляющих, проведены по данным анализа микроструктуры дилатометрических образцов и образцов ИМЕТ-1. Кроме того, на графике нанесены в виде отдельных точек данные, полученные при анализе структуры околошовной зоны реальных сварных соединений образцов различных проб (валиковой, TS и крестовой). Разброс этих точек относительно кривых обусловлен [c.186]

Мы знаем теперь, что имеются две основные разновидности горячих околошовных трещин в сварных соединениях аустенитных сталей и сплавов 1) обусловленные проникновением легкоплавких элементов из фаз, обогащенных этими элементами, в околошовную зону из сварочной ванны и 2) околошовные трещины, связанные с природой основного металла — наличием в нем строчечных или иных скоплений структурных составляющих (карбонитридов, боридов, фосфидов и др.), загрязненностью границ зерен легкоплавкими примесями и т. д. Напомним, что с трещинами первого вида можно справиться с помощью чисто сварочных средств, изменяя соответствующим образом химический состав металла шва и температуру его затвердевания. Эффективным средством ликвидации второй разновидности трещин является повышение чистоты и улучшения структуры основного металла путем переплава его в водоохлаждаемом металлическом кристаллизаторе. Одним из этих средств является электрошлаковый переплав, которому посвящена заключительная глава этой книги. Можно не сомневаться, что в недалеком будущем в сварных конструкциях будут широко применяться аустенитные стали и сплавы, улучшенные не только электрошлаковым и вакуумно-дуговым, но также и электроннолучевым или плазменным переплавом. [c.362]

Такие результаты были получены на материале с зернистой структурой. Эти данные не позволяют оценить склонность к водородной хрупкости сварных соединений. Структура околошовной зоны, в которой обычно зарождаются трещины, ведущие к разрушению сварного соединения, представлена не равноосной структурой, а игольчатой. [c.414]

Такая структура соответствует перегретой стали и является нежелательной, так как понижаются механические свойства, в особенности ударная вязкость. Она встречается влитой стали, или в стали, перегретой при отжиге. Подобные структуры наблюдаются и в сварных соединениях как в наплавленном металле, так и в околошовной зоне. [c.22]

Процессы, происходящие при сварке плавлением, достаточно сложны и имеют существенное значение, так как определяют качество сварного соединения. При этом виде сварки применяются различные источники теплоты, обладающие специфическими свойствами. Эти источники оказывают тепловое и химическое воздействие на основной и присадочный металлы, от чего зависят состав и свойства металла шва, а также структура околошовной зоны. В результате нагрева, осуществляемого этими источниками теплоты, металл плавится, образуя сварочную ванну, а затем затвердевает в виде сварного шва. В зоне сварки происходит взаимодействие жидкого металла со шлаком и газом. Перечисленные процессы являются общими для всех способов сварки плавлением. [c.32]

Третья трудность состоит в необходимости получения металла шва, околошовной зоны и сварного соединения в целом с механическими свойствами, равноценными или близкими к свойствам основного металла. Поскольку для повышения стойкости металла шва против образования холодных и кристаллизационных трещин ограничивают содержание в нем углерода и некоторых легирующих элементов, достигнуть равноценности шва с основным металлом в общем случае весьма затруднительно. Литой металл шва в отличие от катаных и кованых заготовок не подвергается обработке давлением — эффективному средству создания благоприятной структуры и повышения механических свойств металла. Термообработка сварного соединения должна быть возможно более простой и одинаковой для основного металла и металла шва. [c.530]

Низколегированные и углеродистые стали при контактной сварке склонны к закалке из-за относительно высоких скоростей нагрева и охлаждения, используемых при ней, поэтому при точечной и шовной сварке используют более мягкие режимы для уменьшения опасности возникновения раковин и трещин в результате образования структур закалки в литой и околошовной зонах металла сварного соединения. Структуры закалки повышают хрупкость и снижают пластичность соединений. Для повышения прочности и пластичности-металла необходима термическая обработка в печи или непосредственно в сварочной машине. При точечной и шовной сварке этих металлов используют токи ниже (на 25— 30%), а давления выше (в 1,5—2 раза), чем при сварке [c.23]

При сварке должно получаться плотное и равнопрочное с остальным изделием соединение. Основной вид сварки — сварка плавлением, при которой наплавляется шов жидкого металла и под действием его температуры нагревается околошов-пая зона. В сварном шве следует различать три зоны (рис. 305) I — шов (литая структура) II — околошовная зона, нагретая в процессе сварки выше критических точек III — околошовная зона, нагретая в процессе сварки ниже критических точек. [c.397]

Магнитоупругий метод определения остаточных напряжений основан на зависимости магнитной проницаемости объема металла от значения действующего в данном объеме остаточного напряжения. Этот метод можно использовать лишь для металлов, обладающих магнитными свойствами. Достоверные результаты получают при измерении остаточных одноосных напряжений в основном металле сварного соединения. Применение этого метода для определения остаточных напряжений в шве и околошовной зоне может приводить к заметным погрешностям. Это объясняется тем, что магнитная проницаемость в шве и околошовной зоне после сварки изменяется по сравнению с ее значением до сварки не только под действием возникших остаточных напряжений, но и вследствие изменения химического состава шва, роста зерна, изменения структуры околошовной зоны и других явлений. [c.424]

Сварные соединения труб из углеродистой стали при толщине стенки более 35 мм подвергают отпуску при 600—650° С. Время выдержки при этой температуре 2— 5 мин на каждый миллиметр толщины стенки трубы. В процессе выдержки происходит снятие остаточных напряжений. В случае подкалки структура всех подкалив-шихся участков превращается при 600—650° С в сорбит отпуска. До 300° С охлаждение после отпуска проводят медленно. Для этого на сварном стыке либо оставляют выключенную переносную печь сопротивления, либо покрывают стык асбестом. Охлаждение ниже 300° С можно вести на воздухе, без особых предосторожностей. Твердость металла шва и околошовной зоны в результате отпуска снижается. Прочность и пластичность приближаются к прочности и пластичности основного металла, однако одинаковой прочности металла шва и основного металла добиться не удается, так как металл шва сохраняет литую структуру. Обычно в металле шва содержится несколько меньше углерода и больше марганца и кремния, чем в основном металле. Прочность металла шва получается выше прочности основного металла, а пластичность — ниже. При испытании на растяжение разрушение происходит обычно по основному металлу. [c.205]

Структура и механические свойства сварного соединения изменяются не только под влиянием нагрева. Изменения происходят и при механических или термомеханических методах сварки. Часто повышение твердости и снижение пластичности в околошовной зоне происходит вследствие физического упрочнения (наклепа). Подобные явления могут, например, иметь место при холодной и ультразвуковой сварке, когда процесс образования сварного соединения сопровождается значительными пластическими деформациями без существенного нагрева. [c.497]

При микроисследовании сварных соединений, выполненных газовой сваркой, на элементах из стали перлитного класса не допускается наличие в металле шва околошовной зоны зерна первого балла стандартной шкалы (ГОСТ 5639—82) (см. гл. 1) и участков с мартенситной структурой. При микроисследовании сварных соединений на элементах из стали аустенитного класса не допускается наличие в основном металле шва околошовной зоны зерна крупнее первого балла стандартной шкалы. Структура металла шва и зоны термического влияния должна быть аустенитной с незначительным количеством карбидов, равномерно распределенных по сечению шва. Распределение феррита в сварных соединениях из стали аустенитно-ферритного класса также должно быть равномерным. [c.168]

Появлению холодных трещин при охлаждении с 500 до 150 "С в сварном соединении низколегированной высокопрочной стали способствуют растягивающие напряжения, критическая концентрация водорода и наличие структуры, склонной к замедленному разрушению. Вероятность развития холодных трещин в литом металле увеличивается, если податливость литого металла превышает податливость сварного соединения в интервале температур охлаждения 500-300 "С [134]. С повышением содержания водорода в литом металле деформации локализуются в интервале 250-100°С в околошовной зоне. При этом наблюдается сокращение времени до образования трещины. Однако дальнейшее повышение содержания водорода до 2 и 4 см /100 г в высокопрочном (Оц 2 > 600 МПа) и низкопрочном литом металле соответственно вызывает локализацию деформации и развитие холодных трещин. [c.217]

На свойства сварного соединения наряду с химическим свойством металла шва значительное влияние оказывает структура металла шва и околошовной зоны. В зависимости от химического состава и скорости охлаждения структура металла шва может быть самой разнообразной. Сварной шов, выполненный тонкопокрытыми электродами, имев Т мелкозернистую структуру. В структуре преобладает феррит и перлит. При сварке толстопокрытыми электродами в связи с меньшей скоростью охлаждения металл шва имеет более крупнозернистую столбчатую структуру, состоящую из зерен [c.19]

В обоих случаях структуру и механические свойства сварных соединений регулируют полностью при сварке. Рассчитывая технологию и режимы сварки, следует исходить не только из того, чтобы предупредить образование холодных трещин без отпуска, но и из необходимости обеспечить оптимальное соотношение механических свойств металла в околошовной зоне (для предупреждения охрупчивания вследствие закалки, роста зерна и перегрева), в зоне отпуска (для предупреждения отпускной хрупкости) и шве непосредственно после сварки. [c.44]

Ножевая коррозия являющаяся результатом развития межкристаллитной коррозии, сосредоточенной в тонком слое зоны термического влияния в сварном соединении (вблизи зоны сплавления). Гетерогенность структуры околошовной зоны вызывает соответственно неравномерность электрохимических свойств металла в ней. По этой причине границы зерен, насыщенные углеродом, титаном или карбидами и имеющие ослабленную межатомную связь, служат анодом при коррозионном [c.211]

Концентрация напряжений, обусловленная неоднородностью материала, имеет место в сварных соединениях (сварочные дефекты, литейная структура шва, изменение структуры металла в околошовной зоне, выгорание углерода и легируюш,их элементов и т. д.), а также на границах закаленной и незакаленной зон. [c.48]

Зона термического влияния 31В характеризуется неравномерным распределением максимальных температур нагрева в этой зоне можно различать участки старения 200—300° С отпуска 250—650° С неполной перекристаллизации примерно 700—870° С нормализации 840—1000° С перегрева 1000—1250° С и околошовный участок — несколько рядов черен, непосредственно примыкающих к линии сплавления,— от 1250° С до температуры плавления. Иа этом участке наиболее резко изменяется структура металла, понижающая качество сварного соединения. [c.13]

Сварные соединения высокопрочных сталей, как правило, обладают пониженной конструктивной прочностью. Это вызвано более низкими прочностными свойствами металла шва и околошовной зоны в результате потерь некоторых легирующих элементов, литой структуры и образования структур перегрева. Технологически возможно путем легирования металла шва повысить его свойства до уровня основного. Значительно труднее повысить свойства металла в зоне термического влияния. Основной металл, примыкающий к зоне сплавления, нагревается до весьма высоких температур, близких к температуре плавления. Такой нагрев приводит к образованию структур перегрева. Высокопрочные стали, нагретые до температур, близких к ликвидусу, после охлаждения теряют свои механические свойства, в особенности по показателям пластичности. Последующая термическая обработка не восстанавливает полностью свойств металла в зоне перегрева. [c.15]

Свойства сварных соединений повышаются за счет улучшения геометрии соединения и зоны сплавления, а также структуры металла шва и околошовной зоны. В зоне сплавления металл имеет пониженные механические свойства изменение геометрии зоны сплавления после второго прохода с вибрацией электрода (рис. 1) позволяет уменьшить относительную степень снижения механических свойств рабочего сечения. [c.16]

Большинство исследователей связывает образование холодных трещин с наличием водорода в металле шва. Водород диффундирует из сварочной ванны в металл околошовной зоны. Этому способствует различие растворимости водорода в околошовной зоне и металле шва. Такое различие имеет место в сварных соединениях с низколегированными ферритными швами. В указанных соединениях при охлаждении до температуры ниже 700 °С в шве происходит превращение аустенита в феррит. Растворимость водорода в феррите значительно ниже, чем в аустените. Поэтому при охлаждении водород из шва начинает поступать в околошовную зону, имеющую еще аустенитную структуру из-за повышенного количества углерода и легирующих элементов. [c.161]

В первом случае хрупкость, связанная с крупным зерном, представляет опасность не только для околошовной зоны, но и для металла сварного шва. В некоторой степени она может быть уменьшена, если применять сварочные материалы, даюн ,ие состав металла швов, который при сварочных скоростях охлаждения позволяет получить не чисто ферритную структуру, а с некоторым содержанием мартенситной составляющей. 9то возможно при сварке сталей, содержащих Сг 18%, и достигается введением в металл шва углерода, азота, никеля, марганца. В зависимости от свойств такого закаленного при сварке металла шва выбирают и реячим последующей термообработки. Обычно появление такой гетерогенной структуры снижает коррозионную стойкость сварных соединений в ряде химически агрессивных сред. [c.274]

Свариваемость материалов в основном определяется типом и свойствами структуры, возникающей в сваррюм соединении при сварке. При сварке однородных металлов и сплавов в месте соединения, как правило, образуется структура, идентичная или близкая структуре соединяемых заготовок.. Этому случаю соответствует хорошая свариваемость материалов. При сварке разнородных материалоз в зависимости от различия их физико-химических свойств в месте соединения образуется твердый раствор с решеткой одного из материалов либо химическое или интерметаллидное соединение с решеткой, резко отличающейся от решеток исходных материалов. Механические и физические свойства твердых растворов, особенно химических или интерметаллидных соединений, могут значительно отличаться от свойств соединяемых материалов. Такие материалы относятся к удовлетворительно сваривающимся. Если образуются хрупкие и твердые структурные составляющие в сварном соединении, то в условиях действия сварочных напряжений возможно возникновение трещин в шве или околошовной зоне. В последнем случае материалы относятся к категории плохо сваривающихся. [c.183]

Перечисленные выше ограничения введены с целью избежать образования трещин в сварных соединениях или их околошовных зонах из-за наложения на остаточные сварочные напряжения дополнительных нагрузок. При отпуске или аустенизации остаточные сварочные напряжения релакси-руют, а металл шва и околошовной зоны становится более пластичным. Одновременно улучшается конструктивная жаропрочность, стойкость против малоцикловой и термической усталости сварного соединения, так как его структура становится более однородной и стабильной. [c.360]

В сварных соединениях трубопроводов могут образовываться и развиваться дефекты. В ряде случаев они достигают таких размеров, что частичнб или полностью разупрочняется сварной стык. Это приводит к образованию трещин, свищей или разрушению швов. Разрыв сварного соединения чрезвычайно опасен своими последствиями. В месте разрушения из трубопроводов или коллекторов котла выбрасывается значительная масса горячей воды йли пара, обладающая большой кинетической энергией. Процесс сварки сопровождается изменением свойств и структуры сплавляемого металла в околошовной зоне. В принципе, сварка - это локальный термодеформационный цикл, проходящий с высокими скоростями в пределах температур от температуры окружающей среды до температуры испарения. [c.192]

Термический цикл ЭШС сталей вызывает значительный перегрев околошовной зоны. В результате перегрева в околошовной зоне при сварке углеродистых сталей создаются благоприятные условия для образования видманштеттовой структуры. Металл с такой структурой имеет пониженную ударную вязкость против хрупкого разрушения при отрицательных температурах. Повысить пластические свойств околошовной зоны можно за счет термической обработки сварного соединения после сварки. [c.211]

Большинство неразъемных соединений получают сваркой плавлением с использованием мощного теплового источника — электрической дуги. При этом основной металл и электрод плавятся, образуя жидкую ванну. Температуры сварочной ванны и примыкающего металла достигают высоких значений. После кратковременного нагрева следует достаточно быстрое охлаждение, т.е. возникает своеобразный термический цикл, который определяет строение сварного шва и околошовной зоны. При сварке углеродистой стали структура околошовной зоны (зоны термического влияния) формируется в соответствии с диаграммой состояния Fe — ГезС (рис. 10.2). Шов имеет структуру литого металла, которая образуется в процессе первичной кристаллизации. Из-за направленного отвода теплоты кристаллы здесь приобретают столбчатую форму, вытянутую перпендикулярно линии сплавления. [c.288]

Сварку следует вести на минимальных режимах тока при максимальной возможной окорости продвижения электрода. Целесообразно заполнение стыка с периодическим его остыванием. Подогрев перед сваркой признается вредным. Сварку необходимо вести так, чтобы исключалась возможность сильного разогрева околошовной зоны. В противном случае перегрев металла приводит к получению крупнозернистой видманштеттовой структуры (балл 1 и крупнее), сообщающей металлу пониженную пластичность я склонность к образованию надрывов в зоне сварного соединения с внутренней стороны [c.133]

Низколегированная низкоуглеродистая конструкционная сталь по реакции на термический цикл сварки мало отличается от обычной низкоуглеродистой стали. Различие в основном состоит в несколько большей склонности к образованию закалочных структур в металле шва и околошовной зоны при повышенных скоростях охлаждения. Дополнительное легирование стали марганцем, кремнием и другими элементами способствует образованию в сварных соединениях закалочных структур. Поэтому режим сварки большинства этих сталей ограничивается более узкими пределами погонной энергии, чем при сварке низкоуглеродистой стали. Обеспечение равнопрочности металла шва с основным металлом достигается главным образом за счет легирова- [c.106]

В участке частичной перекристаллизации 2 на рис. 1,а) основной металл нагревается выше температуры Гн. ф. п, которая для стали соответствует началу превращения перлита в аусте-нит (критическая точка Ас ), а для большинства сплавов титана— началу а->-р-нревращения. Обычно структурные изменения в этом участке по сравнению с околошовной зоной в меньшей степени оказывают отрицательное влияние на свойства сварных соединений. Однако при определенных исходной структуре, и также условиях нагрева и охлаждения при сварке в этом участке возможно разупрочнение основного металла, обусловленное либо характером новых фаз, образующихся при последующем охлаждении, либо процессами в старых фазах при нагреве. [c.13]

Ножевая коррозия, т. е. межкристаллическое разрушение, сосредоточенное в узкой околошовной зоне, была исследована в сварных соединениях стали Х18Н10Т с целью выяснения влияния на нее феррита. Исследования [141] показали, что возникновение и развитие этой коррозии в сварных соединениях нержавеющей стали типа 18-10, стабилизированной титаном, зависит от наличия в структуре околошовной зоны феррита. При содержании около 15—18% феррита в околошовной зоне ножевая коррозия в кипящей 65%-ной азотной кислоте практически не наблюдается. Уменьшение скорости ножевой коррозии при наличии в структуре феррита объясняется увеличением общей протяженности границ зерен в присутствии островков феррита. Следовательно, общая протяженность анодных участков на границах зерен уменьшается. Содержание хрома в феррите выше, чем в находящемся в равновесии аустените. Поэтому выделение карбидов хрома (или другой фазы, богатой хромом) происходит вследствие диффузии хрома из феррита. Скорость диффузии в ферритной решетке значительно выше, чем в аустенитной. Вследствие этого не происходит значительного обеднения границ зерен хромом и потери ими коррозионной стойкости. [c.219]

Медь п никель не образуют соедпненпй с углеродом, но пх присутствие в сплаве уменьшает растворимость углерода в железе и способствует графитнза-цип графита. Титан и ванадий образуют межатомные связи с углеродом значительно более прочные, чем между углеродом и железом. При наличии этпх элементов в ванне расплавленного металла в первую очередь образуются карбиды ванадия п титана, которые не растворяются в железе п не дают твердых включе-пип. Таким образом можно получить сварное соединение чугуна, свободное от твердых цементитных включений. Возможны значительные перемещения углерода пз околошовной зоны в металл шва и обратное явление — увеличение количества углерода в переходных зонах вследствпе диффузии его из металла шва, что оказывает значительное влияние на конечную структуру сварного соединения и его обрабатываемость. [c.285]

Свариваемость матерналов в основном определяется типом и свойством структуры, возникающей в сварном соединении при сварке. Прп сварке однородных металлов и сплавов в месте соединения, как правило, образуется структура, идентичная или близкая структуре соединяемых заготовок. Этому случаю соответствует хорошая свариваемость материалов. При сварке разнородных материалов в зависимости от различия их физико-химических свойств в месте соединения образуется твердый раствор с решеткой одного из материалов либо химическое или интер-металлпдное соединение с решеткой, резко отличающейся от решеток исходных материалов. Механические и физические свойства твердых растворов, особенно химических или интерметаллидных соединений, например твердость, пластичность, электропроводность и другие свойства, могут значительно отличаться от свойств соединяемых материалов. Различие свойств также вызывается образованием закалочных структур в зопе сварного соединения однородных и разнородных материалов вследствие локального высокотемпературного сварочного нагрева и быстрого охлаждения. Наличие хрупких и твердых структур в сварном соединении в условиях действия сварочных напряжений может привести к возникновению трещин в шве или околошовной зоне. В последнем случае материалы относятся к категории удовлетворительно или плохо сваривающихся. [c.269]

В одной из ранних работ [405] было обнаружено, что водород резко сннжает долговечность материала сварного шва прн знакопеременной нагрузке. Образцы из основного материала независимо от содержания водорода выдержали 10 циклов без разрушения. Сварные образцы разрушались после значительно меньшего числа циклов. Число циклов до разрушения сварных образцов тем меньше, чем выше содержание водорода. Это противоречие с описанными выше данными может быть обусловлено иным состоянием сварного соединения (литым) и иластинчатым характером структуры околошовной зоны. [c.470]

При двухдуговой сварке (рис. Х.З, в) каждый электрод присоединен к отдельному источнику постоянного, переменного тока или дуги питаются разнородными токами. Образовавшиеся две дуги могут гореть в одном газовом пузыре. Электроды располагаются перпендикулярно свариваемой поверхности (углы а1= 2=0) или наклонено в плоскости, параллельной направлению сварки. При отклонении первой дуги на угол а1 растет глубина проплавления, определяемая этой дугой при отклонении второй дуги на угол аг увеличивается ширина шва, определяемая этой дугой, благодаря чему можно избежать подреза по кромкам шва (подробнее см. ниже). Сварка по такой схеме дает возможность резко повысить скорость, а значит и производительность сварки. При увеличенном расстоянии между электродами дуги горят в раздельные сварочные ванны. Обычно в таком случае электроды располагаются перпендикулярно поверхности изделия. Сварка по этой схеме позволяет уменьшить вероятность появления закалочных структур в металлах шва и околошовной зоны при сварке закаливающихся сталей и толстого металла. Это объясняется тем, что первая дуга не только формирует шов, но и выполняет как бы предварительный подогрев, который уменьшает скорость охлаждения металлов шва и околошовной зоны, после прохода второй дуги. Вторая дуга частично переплавляет первый шов и термически обрабатывает его. Варьируя необходимый сварочный ток для каждой дуги и расстояние между ними, можно получать требуемый термический цикл сварки и таким образом регулировать структуры и свойства металла сварного соединения. Сварка под флюсом может выполняться автоматически или полуавтоматически. [c.290]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...