Плавление и кристаллизация металлов

Плавление и кристаллизация металлов [c.68]

Под тепловыми процессами при сварке принято подразумевать повышение температуры свариваемых изделий (и присадочного материала) под влиянием источников сварочного нагрева, распространение теплоты по изделию и отвод ее в окружающую среду. Изменение температуры определяет, помимо явлений плавления и кристаллизации металла, прохождение целого ряда сопутствующих процессов в материале изделия — структурные превращения, объемные изменения, упруго-пластические деформации и т. д. Эти процессы оказывают значительное влияние на качество сварного соединения и всей конструкции в целом. [c.54]

Оптимальным следует считать стыковое соединение, обеспечивающее наиболее благоприятные условия для процессов нагрева, плавления и кристаллизации металла. Одним из важных условий при сварке стыкового соединения является соблюдение минимально допустимых зазора и перекоса кромок. [c.426]

Под тепловыми процессами при сварке принято подразумевать повышение температуры свариваемых изделий (и присадочного материала) под влиянием источников сварочного нагрева, распространение теплоты по изделию и отвод ее в окружающую среду. Источники сварочного нагрева оказывают тепловое воздействие на основной и присадочный металлы, в результате изменяются структура и свойства металла шва и околошовной зоны. В процессе сварки металл плавится, образуя сварочную ванну, а затем затвердевает в виде сварного шва. В зоне сварки жидкий металл взаимодействует с окружающей средой (шлаком и газом). Температура и длительность нагрева при сварке определяют, помимо явлений плавления и кристаллизации металла, прохождение целого ряда сопутствующих процессов в свариваемом материале структурные превращения, объемные изменения, упругопластические деформации и т.д. Эти процессы оказывают значительное влияние на качество сварного соединения и всей конструкции в целом. [c.34]

ПЛАВЛЕНИЕ, КИПЕНИЕ И КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ МЕТАЛЛОВ [c.21]

Степень механохимической неоднородности зависит от исходных свойств металла, способа и режимов сварки, применяемых сварочных материалов и др. Механическая и электрохимическая неоднородность взаимосвязаны между собой. Под действием термодеформационного цикла сварки в сталях и других сплавах образуются характерные зоны, различающиеся пластической деформацией и дислокационной структурой. Происходит изменение свойств металла вследствие процессов плавления и кристаллизации в сварном шве (III), [c.93]

Опытный образец из исследуемого металла монтируют в камере установки, высокое давление в рабочем участке которой создают на гидравлическом прессе. Калибровку камеры выполняют по точкам фазовых переходов висмута или других элементов, используя показания манометра гидравлического пресса. После достижения в камере необходимого давления включают систему электрического нагрева образца. Нагрев, плавление и кристаллизацию проводят под давлением, близким к гидростатическому. [c.9]

Если затвердевает или плавится чистый металл, то /( = 1 и число степеней свободы становится равным нулю. Это означает, что плавление и кристаллизация происходят при одной строго фиксированной температуре. Она хорошо известна для всех металлов. Например, для меди она равна 1083°С, а для никеля 1455°С. Ну, а как будет происходить затвердевание сплавов меди с никелем Здесь чпсло компонентов К = 2 п число степеней свободы оказывается равным единице. Следовательно, если взять сплав фиксированной концентрации, то он будет плавиться или затвердевать в некотором интервале температур. Такая ситуация кажется уже не вполне обычной, и желательно поставить эксперимент, чтобы убедиться в правильности теоретического рассмотрения. [c.38]

Температура, при которой термодинамические потенциалы вещества в твёрдом и жидком состояниях равны, называется равновесной температурой кристаллизации. Кристаллизация происходит в том случае, если термодинамический потенциал вещества в твердом состоянии будет меньше термодинамического потенциала вещества в жидком состоянии, т.е. при переохлаждении жидкого металла до температур ниже равновесной. Плавление — процесс, обратный кристаллизации, происходит при температуре выше равновесной, т.е. при перегреве. Разница между реальными температурами плавления и кристаллизации называется температурным гистерезисом. [c.68]

В металле, подвергнутом сварке, возникают необратимые физико-химические процессы, определяющие надежность конструкции в целом. Под действием сварки происходит а) изменение свойств металла вследствии процессов плавления и кристаллизации в сварном шве, структурных, фазовых изменений и разупрочнения в зоне термического влияния б) ухудшение напряженного состояния ввиду возникновения полей собственных упругих остаточных напряжений и пластических деформаций, геометрической технологической и конструктивной неоднородности в) концентрация в зоне сварного соединения различного вида неоднородностей — химической, структурной, фазовой собственных напряжений и деформаций геометрической, связанной как с опасностью возникновения технологических концентраторов, так и наличием конструктивных концентраторов. Как следствие указанных видов неоднородности возникает неоднородность механических, электрохимических и физических свойств, что определяет повышенную чувствительность сварных соединений к воздействию эксплуатационных сред, особенно в условиях сложного напряженного состояния. [c.122]

Таким образом, металлы при плавлении и кристаллизации имеют одну критическую точку, а сплавы —две. В интервале между двумя точками сплав имеет две фазы — жидкую и фазу твердых кристаллов. [c.22]

Свойства металла в зоне шва определяются условиями плавления, металлургической обработки основного и присадочного металлов и кристаллизации металла шва при охлаждении. Свойства сварного соединения в целом определяются характером теплового воздействия на металл в околошовных зонах. [c.301]

Процесс сварки плавлением состоит из ряда последовательных стадий нагрева и расплавления основного и присадочного металла, смешивания жидкого основного и присадочного металлов, охлаждения и кристаллизации металла соединения (шва). [c.462]

При сварке покрытым электродом расплавляющееся по мере плавления стержня 1 покрытие 2 в зависимости от состава образует газовую или газошлаковую защиту 3, изолирующую зону дуги и сварочную ванну от атмосферного воздуха (рис. 1-6). По мере удаления дуги происходит остывание и кристаллизация металла сварочной ванны 4 и формирование шва 5. Расплавившееся покрытие всплывает на поверхность и после остывания образует шлаковую корку 6. [c.18]

При лазерной сварке материалов, содержащих несмешиваемые при плавлении и кристаллизации компоненты с концентрацией превышающей критические значения, возможно образование дефектов в виде расслоений в металле шва составляющих компонентов. Так, для системы Ре - Си - РЬ с массовой долей свинца >2,5 % в шве наблюдается изменение морфологии компонентов КМ. Компоненты располагаются чередующимися слоями железной фазы и медно-свинцовой эвтектики. Прочность таких сварных соединений составляет [c.169]

Нагревая металл до температуры плавления, от приложения внешних сил можно вообще отказаться (сварка плавлением). В этом случае пользуются высокотемпературными источниками тепла— Электрической дугой, пламенем газовой горелки и др. Перемещая источник тепла, производят последовательное расплавление участков свариваемого и присадочного металлов в зоне наложения шва. По мере охлаждения и кристаллизации металла шва происходит образование сварного соединения. Этим способом можно сваривать практически все металлы, применяемые в технике. [c.6]

ПЛАВЛЕНИЕ И КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ СПЛАВОВ И МЕТАЛЛА СВАРОЧНОЙ ВАННЫ [c.26]

Конечной целью расплавления, обработки и кристаллизации металла при сварке плавлением является получение доброкачественного металла шва, имеющего хорошее сплавление с кромками свариваемых деталей, необходимый состав н структуру, [c.52]

Пайка включает в себя несколько одновременно происходящих процессов нагрев основного металла до температуры расплавления припоя плавление припоя, взаимную диффузию припоя и паяемого металла химическое взаимодействие припоя с паяемым металлом и возникновение межфазной связи металлургическую обработку припоя и кромок паяемого металла и кристаллизацию металла припоя. [c.421]

К физическим относят процессы, которые, изменяя физические свойства вещества, не изменяют строение элементарных частиц, из которых состоит данное вещество, и не приводят к изменению его химических свойств. При сварке — это нагрев металла, его плавление и кристаллизация, распространение теплоты, деформация изделия. [c.8]

К основным физическим процессам при сварке плавлением относятся электрические, тепловые, механические процессы в источниках нагрева плавление основного и электродного (присадочного) металла, их перемешивание, формирование и кристаллизация сварочной ванны ввод и распространение тепла в свариваемом соединении, приводящее к изменению структуры металла в шве и зоне термического влияния и образованию собственных сварочных деформаций и напряжений. [c.19]

Кристаллизация металла сварочной ванны. При сварке плавлением сварочную ванну можно условно разделить на два участка головной, где происходит плавление основного и дополнительного металлов, и хвостовой, где происходит затвердевание расплавленного металла. Переход металла сварочной ванны из жидкого состояния в твердое называют кристаллизацией. Отличительные особенности кристаллизации сварочной ванны [c.24]

Графики этих зависимостей приведены на рис. 9.16. Малая активность марганца как раскислителя создает большие остаточные концентрации марганца в металле, но они не влияют на механические свойства стали (до 1 %). При высоких температурах и достаточно малых концентрациях Мп остаточная концентрация кислорода превышает предел концентрации насыщенного раствора Li (см. с. 329 ), которая показана на рис. 9.16 штриховой линией. Несмотря на малую раскислительную активность, марганец широко применяется в сварочной металлургии, так как кроме кислорода он извлекает из жидкого металла серу, переводя ее в MnS, плавящийся при 1883 К, поэтому при кристаллизации металла шва влияние легкоплавкой сульфидной эвтектики понижается и повышается сопротивление металла образованию горячих трещин. Обобщенная диаграмма плавкости Me — S для железа, кобальта и никеля приведена на рис. 9.17, указаны температуры плавления сульфидных эвтектик, лежащих ниже температур кристаллизации стали, никеля и кобальта. [c.328]

Особенности металлургических процессов при дуговой сварке под слоем плавленых флюсов. При дуговой сварке под слоем плавленого флюса следует различать высокотемпературную зону, охватывающую плавящийся торец электрода, капли металла, проходящие дуговой промежуток, и активное пятно дугового разряда в сварочной ванне, и низкотемпературную зону — хвостовая часть ванны, где температура приближается к температуре кристаллизации металла (см. рис. 9.40). [c.369]

Сварные соединения, выполненные сваркой плавлением, можно разделить на несколько зон, отличающихся химическим составом, макро- и микроструктурой и другими признаками сварной шов, зону сплавления, зону термического влияния и основной металл (рис. 13.1). Сварной шов характеризуется литой макроструктурой металла. Ему присуща первичная микроструктура кристаллизации, тип которой зависит от условий кристаллизации щва (см. гл. 12). [c.490]

Толстые (качественные) электродные покрытия должны обеспечивать 1) устойчивость вольтовой дуги при заданном характере и предельных колебаниях сил тока 2) эффективную защиту металла шва от вредного воздействия атмосферного воздуха в процессе плавления и переноса электродного металла в дуге и кристаллизации металла шва 3) спокойное и равномерное расплавление электродного стержня и покрытия 4) требуемый химический состав наплавленного металла и его постоянство 5) благоприятные условия для непрерывного переноса металла в дуге, обеспечивающие максимально возможную при заданных условиях производительность дуги (коэфициент наплавки) 6) требуемую глубину провара 7) дегазацию металла шва в процессе его кристаллизации 8) правильное формирование шва (валика, слоя) под шлаком 9) быструю коалес-ценцию шлака, находящегося в виде частиц или эмульсии в расплавленном металле, и быстрое его всплывание на поверхность наплавленного слоя (валика) 10) физические свойства шлака, допускающие выполнение сварки при заданной форме шва и его положения в пространстве И) лёгкую удаляемость шлака с поверхности наплавленного слоя 12) достаточную для нормальных производственных условий прочность покрытия и сохранность его физико-химических и технологических свойств в течение заданного периода времени. [c.297]

Металлургические особенности сварки характеризуются процессами плавления и кристаллизации свариваемых металлов, протекающими в сварочной ванне, во взаимодействии с газами и шлаками. Отличительными особенностями процессов сварки от металлургических процессов, протекающих в плавительных печах, являются высокая температура сварочной дуги, малый объем расплавленного металла, кратковременность пребывания металла в жидком состоянии, быстрое изменение температурного режима. В этих условиях происходит интенсивное окисление элементов металла. Высокая температура сварочной дуги вызывает диссоциацию газов, т.е. распад молекул кислорода, азота и водорода на атомы [c.35]

Механизм коррозионных разрушений сварных соединений определяется приложением энергии в месте соединенияз тепловой энергии при сварке термического класса (дуговой, газовой, электрошлаковой, электроннолучевой, лазерной, плазменно-лучевой) давления и тепловой энергии при сварке термомеханического класса (контактной, диффузионной, дугопрессовой, газопрессовой и др.) механической энергии и давления при сварке механического класса (холодной, взрывом, магнитно-импульсной, ультразвуковой, трением). При этом происходят необратимые физико-химические изменения металла в зоне соединения вследствие процессов плавления и кристаллизации полимерные превращения распад пересыщенных твердых растворов старение, рекристаллизация усложнение напряженного состояния в связи с возникновением собственных напряжений и деформаций. [c.494]

Сущность импульсно-дуговой сварки заключается в том, что на обеспечивающий горение дежурной дуги постоянный ток силой /деж, имеющей малое значение, накладывают пульсирующий ток частотой 30..,100 имп/с, сила которого /св в 6,.,8 раз превышает силу основного тока. Дуга пульсирует с заданным соотношением длительностей импульса и паузы — соответственно и и ta Сплошной шов получнется расплавлением отдельных точек свариваемых заготовок с определенным перекрытием. Повторное возбуждение импульса и пространственная устойчивость дуги обеспечиваются благодаря горению в промежутках между импульсами и паузами маломощной дежурной дуги, которая во время паузы не оказывает существенного влияния на глубину проплавления. Меняя параметры /деж, /св, /я и п режима, можно в широких пределах изменять условия плавления и кристаллизации основного и электродного металлов и тем самым влиять на свойства шва. [c.215]

Металлы в отличие от неметаллов имеют следующие характерные хфизнакк внешний блеск хорошую проводимость тепла и электрического тока достаточно высокую прочность хорошо куются и свариваются кристаллическое строеш1е тела определенную температуру плавления и кристаллизации. [c.86]

Процесс плавления и кристаллизации слитка в этих печах происходит следующим образом после установки расходуемого электрода и сборки кристаллизатора печь закрывается и вакууми-руется. По достижении необходимого разряжения порядка 6,666— 0,666н/ji (0,05—0,005ст.) выключается ток. Происходит зажигание дуги между электродом и затравкой кристаллизатора, сопровождающееся оплавлением расходуемого электрода. Образующиеся капли жидкого металла, падая вниз, подвергаются дегазирующему воздействию вакуума. Пониженное давление в печи благоприятствует удалению из жидкого металла водорода (до 80% от первоначального содержания) и азота (до 50%). [c.333]

Как было отмечено выше, сероводородное растрескивание (СР) оборудования ОНГКМ инициируется концентраторами напряжений дефекты сварных соединений (см. рис. 2.1, е 2.2, а 2.6 2.7) и технологические дефекты основного металла, резьбы (рис. 2.8, б), следы от ключей, коррозионные язвы и т.п. Результаты лабораторных испытаний сварных образцов из стали 20 также свидетельствуют о зарождении СР от дефектов (см. рис. 2.7, а), которые более чем в 10 раз снижают долговечность сварных соединений. Сопротивление СР качественных сварных соединений не ниже, чем основного металла, кроме того, за 20 лет эксплуатации сварных конструкций в металле швов в отличие от основного проката не обнаружено ни одного случая водородного расслоения. Это объясняется применением электродных материалов с низким содержанием серы, отсутствием в шве текстуры, а также тем, что условия плавления и кристаллизации шва способствуют образованию мелких сульфидных включений глобулярной формы и равномерному их распределению по литому металлу шва. В прокате из стали типа сталь 20 оборудования ОНГКМ наблюдается, особенно в срединной части стенки конструкции, значительное количество сульфидных включений дискообразной формы длиной от долей до десятков миллиметров (рис. 2.7, д). На границах раздела сульфид - матрица при охлаждении после завершения кристаллизации возможно образование микрополостей, так как коэффициент термического расширения сульфидов Ге8 - Мп8 больше, чем у ферритной матрицы (1810 К против 11,810" К" ). Металл матрицы в зоне границы раздела фаз, являясь областью объемного растяжения кристаллической решетки, может выполнять роль коллекторов для водорода. Образующийся в результате контакта стали с сероводород со держащей средой водород, попадая в эти несплошности, молизуется, вызывая водородное растрескивание (ВР) металла. Трещины ВР зарождаются внутри металла на границах раздела матрица - включение и распространяются, как правило, межкристаллитно в направлении, параллельном его поверхности при взаимодействии этих тре-щин-расслоений возникает ступенчатая магистральная тре- [c.70]

При различных методах сварки плавлением кристаллическое строение металла шва, связанное с условиями перехода сварочной ванны из жидкою состояния в твердое, является одним из факторов, определяющих качество и свойства этого участка сварного соединения. Во многом образование сварочной ванны и ее кристаллизация зависят, как показано в работах А. А. Ерохина, Г. Л. Петрова, И. К. Походни, Н. П. Прохорова и др., от технологии сварки, однако существуют общие закономерности плавления и кристаллизации, имеющие важное значение для образования металла шва при дуговой сварке плавлением. [c.26]

Температурное поле сварочной ванны и примыкающего к пей основного металла неоднородно [39, 115, 133] и характеризуется высокими температурными градпентамп [44]. Сварочную ванну условно разделяют на два участка - плавления и кристаллизации [42, 44, 164]. Первый, соответствующий преобладанию подвода тепла, схематично представлен участком ana (а") на изотерме Т = Tl (рис. 1.3). Второй, где преобладает теплоотвод, соответствует участку ааа (а") на той же изотерме. [c.13]

Электронно-лучевая сварка — одно из самых распространенных технологических применений электронного луча. Поскольку сварка — процесс, связанный с локальным плавлением и последующей кристаллизацией расплавленного металла, ширина зоны расплавленного металла имеет при сварке важное значение. Кристаллизация металла в сварочной ванне в значительной мере определяет свойства металла шва и изменение ширины зоны проплавления при сварке сТановитс.я важным фактором воздействия на свойства сварного соединения. Кроме того, от объема расплавленного металла зависят деформ ции и напряжения, возникающие после сварки в сварных конструкциях, что также требует регулирования объема сварочной ванны. [c.113]

Р ассмотрим направленную кристаллизацию, которая происходит при постоянном направлении отвода теплоты и определенном градиенте температур в жидкой и твердой фазах. Распределение температуры у межфазной поверхности определяется соотношением градиентов температуры в жидкой и твердой фазах, а также выделением при кристаллизации скрытой теплоты плавления. В результате ее выделения температурные градиенты снижаются в области жидкой фазы и возрастают в твердой. Характер распределения температуры у межфазной поверхности определяет ее микрорельеф, а следовательно, и структуру металла, формирующуюся в процессе кристаллизации. [c.441]

Различные условия кристаллизации сварочной ванны приводят также к структурной неоднородности отдельных зон сварных соединений /5/, то есть к появлению прослоек, отличающихся своей структурой. Связь между структурой химически однородных сталей и сплавов и их механическими свойствами устанавливается в металловедческих исследованиях. В некоторой степени это может быть перенесено и на сварные соединения, например, для способов сварки без присадочного металла (контактная стьшовая, точечная, шовная и другие способы сварки давлением, когда соединение поверхностей производится с образованием или литого ядра из основного металла, или за счет плавления и деформации торцев). Однако в большинстве случаев для сварных соединений приходится учитывать совместное влияние химической и структурной неоднородности. [c.14]

Чем больше степень переохлаждения АТ, тем больше разность свободных энергий ДО и больше скорость кристаллизации. При тсмисрагурах, близких к температуре плавления, в жидком металле возможно образование небольших группировок, в которых атомы упакованы так же, как в твердом метал.зе Такие группировки называются фазовыми флуктуациями. [c.15]

Из этого следует, что скорость ползучести будет тем больше, чем быстрее разупрочняется металл под действием рекристаллизационных процессов и чем ниже прочность при кратковременных испытаниях. Поскольку скорость ползучести зависит от состава и строения металла, то стремятся уменьшить ее соответствующим легированием и термической обработкой Чем выше температуфа плавления металла, тем выше и температура его ре -кристаллизации Поэтому для изготовления жаропрочных деталей применяют металлы с высокой температурой плавления. Как правило, максимальная рабочая температура не может превышать значений, равных (0,7...0,8) Тпл. [c.101]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...