Структурные изменения при сварке плавлением

Структурные изменения при сварке плавлением 463 [c.463]

СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПРИ СВАРКЕ ПЛАВЛЕНИЕМ [c.463]

Металл, находящийся вблизи выполняемого шва, претерпевает структурные изменения вследствие воздействия на него температуры в процессе сварки. При сварке плавлением часто происходит окисление и азотирование, а также выгорание легирующих примесей в расплавленном металле. [c.333]

Однако при сварке, в отличие от способов механического крепления заготовок, возникает ряд специфических проблем, связанных с тепловым воздействием источников нагрева при сварке плавлением, с приложением механических усилий без сопутствующего нагрева при соединении заготовок под давлением. В результате в металле протекают физико-химические процессы, которые могут повести к нежелательному изменению его свойств, развитию физической (структурной) и химической неоднородности и появлению остаточных деформаций и напряжений. Особенно сложны эти проблемы при соединении разнородных металлов, отличающихся кристаллическим строением и теплофизическими характеристиками. Поэтому при проектировании сварных соединений следует учитывать совокупность конструктивных и технологических факторов, а также свойства соединяемых материалов. Принятые конструктивные формы в известной мере ограничивают технологические возможности в смысле выбора способа сварки, от которого зависит, в свою очередь, конечный результат технологического процесса изготовления конструкции. Под технологичностью сварной конструкции понимают такое конструктивное оформление, при котором вместе с удобствами изготовления обеспечивается возможность применения высокопроизводительных технологических процессов при максимальной механизации и автоматизации отдельных технологических операций. При создании наиболее рациональных конструкций необходимо в процессе их проектирования исходить нз условий обеспечения максимальных удобств при выполнении отдельных технологических операций и минимального веса при заданном качестве сварного соединения. Кроме того следует учитывать, что неизбежные искажения формы, вызываемые тепловым эффектом сварочного процесса, должны быть минимальны. [c.376]

При сварке плавлением металл, заполняющий шов и находящийся вблизи шва (околошовная зона), претерпевает существенные фазовые превращения вследствие быстрого нагрева до температуры плавления и последующего охлаждения. Условия расплавления и охлаждения металла в шве и структурные изменения металла в околошовной зоне определяют свойства сварного соединения. [c.257]

Монография состоит из семи глав. В гл. I рассмотрены основные положения теории фазовых превращений в металлах и сплавах в твердом состоянии, а также закономерности превращений железа, титана и их сплавов в изотермических условиях. В гл. II показаны условия их протекания в зоне термического влияния при сварке плавлением. В гл. III описаны новые методы и аппаратура для изучения кинетики фазовых превращений и изменений структуры и свойств металлов в неравновесных условиях при сварке и термомеханической обработке, а также для исследования задержанного разрушения и образования холодных трещин. В гл. IV приведены результаты исследования превращений при непрерывном нагреве, кинетики роста зерна и гомогенизации аустенита и Р-фазы сплавов титана при сварке. В гл. V рассмотрены основные закономерности фазовых превращений в условиях непрерывного охлаждения при сварке. В гл. VI изложен механизм задержанного разрушения сталей и сплавов титана, установлены критерии оценки этого явления и показано влияние легирующих элементов, параметров термического цикла и жесткости сварных соединений на" сопротивляемость этих материалов образованию холодных трещин при сварке. В гл. VII приведены характеристики свариваемости сталей и сплавов титана различных структурных классов и систем легирования, сформулированы критерии выбора технологии и режимов их сварки и показаны пути регулирования структуры и свойств сварных соединений как в процессе сварки, так и при последующей термической, термомеханической или механико-термической обработке. [c.10]

Сварка разнородных сталей. При сварке разнородных сталей кроме общих положений свариваемости следует учитывать дополнительные факторы, определяющие работоспособность соединения при сварке плавлением изменение состава металла шва в участках, примыкающих к основному металлу развитие в зоне плавления разнородных металлов малопрочных и хрупких кристаллизационных и диффузионных прослоек переменного состава наличие остаточных напряжений в соединениях разного структурного класса, которые не могут быть сняты термической обработкой. Указанные факторы обусловливают развитие химической, структурной и механической неоднородности сварных соединений. [c.132]

Один из основных вопросов, рассматриваемых в теории тепловых процессов при сварке, — определение условий, при которых достигаются необходимый нагрев изделия и его сваривание. Однако этим не исчерпывается назначение теории. Нагрев и охлаждение вызывают разнообразные физические и химические процессы в материале изделия — плавление, кристаллизацию, структурные превращения, объемные изменения, появление напряжений и пластических деформаций. Эти процессы приводят к глубоким изменениям свойств и состояния материала и влияют на качество всей конструкции в целом. Чтобы определить характер протекания указанных процессов, необходимо знать распределение температур в теле и изменение его во времени в каждом отдельном случае. Это второй основной вопрос, рассматриваемый в теории тепловых процессов при сварке. [c.139]

Паяемость — свойство металлов и сплавов образовывать неразъемные соединения с помощью промежуточного вещества — припоя (или в более общей форме—адгезива), который имеет температуру плавления ниже температуры плавления соединяемых металлов, что препятствует нежелательным структурным изменениям, имеющим место при расплавлении и затвердевании во время сварки. [c.17]

При всех способах сварки плавлением в сварочной ванне происходят те же процессы, что и в металлургических печах при выплавке металлов и их сплавов. Это плавление, взаимодействие жидкого металла с газами и компонентами шлаков, легирование металла и выгорание (испарение, окисление) легирующих компонентов, затвердевание металла, структурные изменения в нем. [c.17]

Паяемость — способность металлов и сплавов образовывать неразъемные соединения с помощью промежуточного сплава — припоя (адгезива), температура плавления которого значительно ниже температуры соединяемых металлов. При пайке не происходит структурных изменений соединяемых металлов, так как они не нагреваются до высоких температур и не плавятся, как при сварке. Припои и соответствующие им флюсы выбирают в зависимости от металлов и сплавов, подлежащих пайке. Параметры паяных соединений нормируются ГОСТ 19249-73. [c.38]

В процессе сварки наплавленный металл и прилегающие к нему участки основного металла детали нагреваются до температуры плавления. При этом в наплавленном и основном металле протекают процессы, которые оказывают вредное влияние на. качество восстанавливаемых деталей. К числу этих процессов относятся металлургические процессы, протекающие в наплавленном металле, структурные изменения и образование внутренних напряжений и деформаций в основном металле детали. [c.139]

Приведенный анализ показывает, что условия нагрева, принятые и рекомендуемые нами для построения диаграмм анизотермического превращения аустенита и структурных диаграмм, полностью учитывают основные факторы, определяющие устойчивость аустенита в околошовной зоне при сварке, и обеспечивают возмол ность использования этих диаграмм для выбора режимов и технологии сварки плавлением перлитных сталей. При этом удовлетворительное соответствие структурного состояния наблюдается в широком диапазоне изменения толщины свариваемых элементов, а также для разнообразных типов сварных соединений. Необходимые коррективы, особенно при сварке сталей с энергичными карбидообразующими элементами, могут быть легко получены путем сравнения принятых стандартных параметров с действительными параметрами термических циклов околошовной зоны в каждом конкретном случае так, как это было сделано выше на примере стали 40Х. [c.84]

Межкристаллитный характер коррозии сварных соединений, выполненных плавлением, сплавов систем А1—Си и А1—Си—Мд связан со структурными изменениями, происходящими в основном материале в процессе быстрого местного нагрева при сварке. [c.100]

В значительной степени технологичность конструкций сварных деталей зависит от поведения материала при местном нагреве до температуры плавления. При этом изменяются физико-механические свойства металла в связи со структурными изменениями, фазовыми превращениями и изменением размера зерна. Указанные изменения зависят от химического состава исходного металла и состояния металла перед сваркой. При сварке в околошовных зонах появляются высокие внутренние напряжения, которые вызывают коробление детали и способствуют появлению трещин. На образование трещин в околошовных зонах в некоторой степени влияют конструктивные факторы свариваемых деталей, толщина свариваемых деталей, вид сварки, размеры и расположение сварных швов, жесткость крепления деталей при сварке и др. [c.120]

Изменения свойств металла в зоне шва в результате сосредоточенного местного теплового воздействия связаны с процессами плавления, кристаллизации, возможными структурными превращениями, а также с местными пластическими деформациями. Степень изменения свойств металла в районе шва зависит не только от теплового режима процесса сварки, который определяется выбором его параметров, но и от свойств основного металла. Соответствующим выбором режима сварки, а также применением специальных мер таких, как предварительный подогрев изделия перед сваркой, а также последующая его термическая обработка, можно ограничить степень изменения свойств металла в районе шва при сварке даже достаточно сложных легированных сталей. В отдельных случаях такие специальные меры необходимы, и они находят применение в промышленности при изготовлении некоторых изделий из легированных сталей. Однако эти меры значительно усложняют процесс изготовления и поэтому для широкого круга металлических конструкций они нецелесообразны. [c.12]

При сварке основной металл нагревается в зоне плавления до температуры более высокой, чем температура металла, окружающего сварочную ванну и удаленного от нее. Неравномерный нагрев металла, вызванный.сваркой, приводит к появлению сжимающих сил в зоне металла, прилегающей ко шву, и растягивающих сил вдали от сварного шва. В результате происходит коробление сварного соединения. Кроме того, затвердевание и охлаждение металла шва приводят к его усадке и деформации свариваемого изделия. Структурные напряжения связаны с изменением размеров кристаллов и их взаимного расположения и сопровождаются изменением объема тела, вызывающим внутренние напряжения. Внутренние силы, возникающие в металле при сварке, могут быть достаточными, чтобы привести к образованию трещин в швах или рядо.м с ними. [c.116]

Нагрев и охлаждение металла в околошовных участках отличаются от обычной термообработки металлов н сплавов кратковременностью теплового воздействия и нагревом металла до высоких температур вплоть до температуры плавления. Такая своеобразная термическая обработка при сварке вызывает различные структурные изменения металлов и сплавов, оказывая серьезное влияние на свойства металла в околошовных участках. [c.24]

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]

II. В условиях сварочного нагрева проблема физико-химической и термомеханической совместимости компонентов формулируется не менее остро, чем при производстве КМ. Влияние сварки на структурные изменения в КМ можно рассмотреть на примере соединения, образующегося при проплавлении дугой волокнистого КМ поперек направления армирования (рис. 12.1). Если металл матрицы не обладает полиморфизмом (например, алюминий, магний, медь, никель и др.) то в соединении можно выделить четыре основные зоны 1 - зона, нагреваемая ниже температуры возврата матрицы (по аналогии со сваркой обычных материалов этот участок может быть назван основным) 2 - зона, ограниченная температурами возврата и рекристаллизации металла матрицы (зона возврата) 3 - зона, ограниченная температурами рекристаллизации и плавления матрицы (зона рекристаллизации) 4 -зона нагрева выше температуры плавления матрицы (сварной шов). Если матрицей в КМ являются сплавы титана, циркония, железа и других металлов, имеющих полиморфные превращения, то в зонах 3 к 4 появятся подзоны с полной или частичной фазовой перекристаллизацией матрицы. [c.170]

Таким образом, без учета теплового состояния металла нельзя достаточно глубоко объяснить большинство явлений, наблюдаемых при сварке. Чтобы изучить сварочные процессы и научиться управлять ими, нужно иметь хотя бы приближенное представление о законах нагревания тела и распространения в нем тепла. Наука о тепловых основах сварки рассматривает процессы распространения тепла при нагреве металла различными источниками, влияние их на процессы плавления металла, а также на термический цикл и возникающие в шве и основном металле структурные и объемные изменения. Заслуга в разработке этой новой важной отрасли знания принадлежит, главным образом, советским ученым, и в первую очередь, академику АН СССР Н. Н. Рыкалину, [c.95]

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]

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]

Соединение, полученное при сварке, характеризуется непрерывной структурной связью и монолитностью строения, достигаемыми в результате образования атомно-молекудярных связей между элементарными частицами сопрягаемых деталей. Неразъемное монолитное соединение, образуемое при сварке, называется сварным соединением. При сварке плавлением под сварным соединением понимают участок, включающий собственно шов, металл зоны термического влияния и основной металл, не претерпевший под влиянием сварки никаких изменений. [c.77]

При удалении источника нагрева металл сварочной ванны кристаллизуется, образуя сварной шов, который и соединяет свариваемые элементы в одно целое. Металл сварного шва обычно значительно отличается от o itoBHoro свариваемого металла по химическому составу и структуре, так как металл шва всегда имеет структуру литого металла. Рядом со швом в основном металле под действием термического цикла сварки образуется различной протяженности зона термического влияния, металл которой нагревался в интервале температура плавления — температура критических точек, в результате чего в металле происходят структурные изменения. [c.4]

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]

Выбор метода сварки зависит от марки стали и назначения, и не во всех случаях получаются равнозначные механические и коррозионные свойства. При определении режимов сварки необходимо учитывать склонность основного металла и металла шва к растрескиванию, что связано с физическими свойствами и структурными изменениями, протекающими в процессе нагрева металла под сварку, процессами, протекающими во вретмя плавления и застывания литого металла, и процессами, протекающими при охлаждении в сварном металле. [c.718]

Сварка плавлением, в частности дуговая сварка теплоустойчивых сталей, сопровождается изменением свойств свариваемого металла, связанным с его расплавлением и кристаллизацией при образовании шва, а также структурными изменениями и упруго-пластическими деформациями в околошовной зоне. Это обусловливает физико-химическую неоднородность сварных соединений и образование местного сложпонаиряженного состояния, что в ряде случаев ухудшает работоспособность и уменьшает эксплуатационную надежность конструкций. [c.85]

Ж ные фазовые изменения. Термический цикл резки характеризуется большими скоростями нагрева до высоких температур и столь же большими скоростями охлаждения (рис. 8). В этом случае под действием теплового удара узкая зона металла нагревается до температур выше аустенитного превращения и частично до температуры плавления. При этом скорость нагрева при резке более чем в 2—3 раза превышает скорость нагрева, например при электродуговой сварке (380—400 град1сек в интервале 300—900°С). Под действием такого термического цикла в з.т.в. происходят фазовые изменения с образованием структур закалки. Последнее усугубляется наличием на кромке металла с повышенным содер-ж анием углерода и других элементов. Эти структурные изменения зависят не только от состава металла, но и от его толщины и режима резки. Даные, характеризующие влияние толщины и группы разрезаемой стали на глубину зоны температурного влияния, приведены в табл. 7. [c.28]

Широко распространенная и выпускаемая в большом количестве сталь 10ХСНД, содержащая меньше углерода и значительно больше кремния, чем менее распространенная сталь 15ХСНД, отличается от последней худшей свариваемостью, большей чувствительностью к сварочному термическому циклу и склонностью металла шва к образованию горячих трещин. При всех видах сварки плавлением на повышенных режимах в этой стали из-за высокого содержания кремния в околошовной зоне происходят структурные изменения (образование белой полоски металла, обогащенного кремнием), вследствие чего снижается ударная вязкость металла в этом месте. [c.401]

Металл в зоне сварного соединения испытывает нагрев и последующее охлаждение. Изменение температуры металла во время сварки называется термическим Щ1КЧ0М сварки. Максимальная температура нагрева в разных участках соединения различна. В зоне термического влияния температура нагрева изменяется от температуры плавления металладо комнатной температуры. При этом в металле происходят различные структурные и фазовые превращения. [c.18]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...