Диффузия в сварных соединениях

ДИФФУЗИЯ в СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ [c.57]

В сварных соединениях перлитных сталей, заметно отличающихся между собой по степени легирования (напр., в соединениях углеродистой стали с хромомолибденованадиевой), при условии их работы выше температуры 400—450°, возможно развитие в зоне сплавления переходных прослоек, обусловленных диффузией углерода (п. 5). Наличие указанных прослоек может вызвать преждевременное разрушение изделия в условиях работы при высоких температурах. Поэтому для подобных соединений необходимо либо ограничивать предельную температуру их работы до 300—350 , либо между свариваемыми деталями вводить элемент из стали, промежуточной по составу свариваемым (в данном случае из хромомолибденовой стали). [c.30]

Шающая роль в образовании у стали склонности к межкристал-литкой коррозии принадлежит углероду, и чем ниже его содержание в стали, тем меньше опасность образования у стали (в сварном соединении) склонности к межкристаллитной коррозии. В области низких температур (до 350—500 С) процесс образования склонности к межкристаллитной коррозии контролируется диффузией хрома и мало зависит от содержания углерода (от 0,04% и выше). [c.545]

В образовании холодных трещин при сварке сталей и сплавов титана существенную роль играет водород. В сварных соединениях стали атомарный водород перемещается путем диффузии из металла шва в околошовную зону, где скапливается в микропустотах и в несовершенствах кристаллической решетки. При соединении атомарного водорода в молекулы развиваются высокие давления, которые ведут к развитию в окружающих объемах металла напряжений второго рода. Возможна также адсорбция водорода на поверхности или в вершине образовавшейся микротрещины, в результате чего сильно снижается прочность металла. [c.578]

Для конструкций, работающих при повышенных температурах, необходимо стремиться к тому, чтобы металл шва по химическому составу был близок к основному металлу. Следует избегать различного легирования шва и основного металла, могущего привести в результате протекающих при этих температурах процессов диффузии к образованию в сварном соединении зоны с измененными свойствами (например, обезуглероженной зоны). Наличие структурной неоднородности может вызвать резкую концентрацию напряжений и преждевременный выход конструкции из строя. [c.234]

Распределение концентрации в сварном соединении медь— УДП никеля —медь приведено на рис. 3.18. Представлено распределение диффузионной активности как в самом промежуточном слое, так и в соединяемых медных пластинах. Видно, что изотоп никеля, находящийся на контактной поверхности 7, во время сварки диффундирует через всю толщину промежуточного слоя. Это согласуется с особенностями диффузии в УДП, где малые концентрации диффундирующих веществ проникают на значительную глубину вдоль поверхностей раздела (соответствующие кривые диффузионного распределения характеризуются вытянутыми хвостами , которые наблюдаются и в рассматриваемой сварной зоне). [c.95]

Диффузию, сопровождающуюся фазовыми изменениями, называют реактивной. Для этой диффузии характерно образование зон неизменной концентрации — зон химических соединений. В сварном соединении эти зоны не обязательно должны располагаться в плоскости контактирования свариваемых металлов. Они могут быть сосредоточены в участке с соответствующей концентрацией компонентов в зависимости от относительной скорости диффузии при данной температуре. Последующий нагрев (термообработка), приводящий к дальнейшему развитию диффузионного процесса, сместит положение этих зон. [c.64]

Влияние диффузионной подвижности атомов примесей на изменение химической неоднородности в сварном соединении сводится к диффузионному выравниванию при нагреве неравномерно распределившихся при кристаллизации сварочной ванны примесей. При этом имеет значение как коэффициент диффузии примеси в основе — растворителе при данной температуре, так и взаимовлияние на диффузию содержащихся в сплаве элементов. Рассматривая общие закономерности диффузии, следует отметить роль деформации. Упругая деформация при растяжении, изменяя межатомные расстояния, ускоряет диффузию. Считают, что и пластическая деформация, изменяя плотность несовершенств кристаллического строения, влияет на диффузионную подвижность растворенных атомов. [c.68]

Такие условия формирования зоны сплавления в сварных соединениях разнородных сталей обусловливают образование в ней трех участков участка /, представляющего собой основную часть зоны сплавления относительно однородного состава, который выравнялся благодаря большой скорости диффузии в жидком металле и дополнительного перемешивания вследствие воздей- [c.289]

Такое различие коэффициентов диффузии углерода и других перечисленных элементов приводит к тому, что при данных условиях (температура, фазовое состояние основы и т. п.) там, где перемещение углерода будет значительным, перемещение хрома, никеля и железа будет мало заметным или даже не ощутимым. Это обстоятельство — одна из причин того, что диффузия углерода в сварных соединениях разнородных сталей оказывает большое влияние на их свойства, а диффузия других легирующих элементов имеет гораздо меньшее значение. [c.296]

Как показали исследования, наиболее эффективной мерой борьбы с коррозионным растрескиванием в зоне сплавления разнородных материалов является использование перлитных сталей, легированных карбидообразующими элементами, введение которых подавляет процесс диффузии углерода. Поэтому и в сварных соединениях, подвергнутых коррозионному воздействию при комнатной температуре, желательно использовать в качестве низколегированной составляющей перлитные стабилизированные стали. [c.183]

Сварные соединения со структурной неоднородностью как после сварки, так и после термической обработки обладают меньшей прочностью по сравнению с основным металлом. Кроме того, в сварных соединениях, работающих при высоких температурах, наблюдается диффузия между металлом шва и основным металлом, что приводит к появлению холодных трещин в околошовной зоне и в зоне сплавления. Поэтому выбор типа электрода при дуговой сварке различных марок высоколегированных сталей и сплавов должен быть строго обоснован. [c.150]

В результате проведенных исследований предложена технология изготовления текстильных колец методом диффузионной сварки в вакууме. В сварных соединениях, полученных сваркой на оптимальных режимах Т = 1223 К, р = = 15,7 ЛШа / = 6 мин, Рв = 1,3-10" Па), не удалось обнаружить видимой границы раздела. Это свидетельствует о полноте прошедших процессов диффузии. Внешний осмотр показал отсутствие смещения кромок, недопустимой деформации И т. Д- [c.127]

Рекомендуется также ирименение сталей, содержащих менее 0,03% С, а также стабилизирующий отжиг сварных соединений, способствующий выравниванию концентрации хрома за счет его диффузии в обедненные зоны [c.168]

Другой особенностью сварных соединений разнородных сталей является возможность образования в зоне сплавления разнородных материалов переходных прослоек, вызванных диффузией углерода. Этот процесс реактивной диффузии, изученной достаточно подробно [43], [44], обусловлен разностью термодинамических активностей контактирующихся материалов, главным образом из-за разного содержания в них энергичных карбидообразующих элементов и прежде всего хрома, ванадия, ниобия и других. [c.47]

Имеются отдельные указания [45], что наличие переходных прослоек в зоне сплавления, вызванных диффузией углерода, может приводить к преждевременным хрупким разрушениям сварных соединений, работающих под воздействием коррозионной среды. Поэтому для подобных соединений требование выбора в качестве менее легированной составляющей стали, содержащей энергичные карбидообразующие элементы, сохраняется и для изделий, работающих при комнатной температуре. [c.48]

В процессе диффузионной сварки происходит взаимная диффузия атомов свариваемых материалов, образуются промежуточные Слои, увеличивающие прочность сварного соединения. [c.229]

Наиболее заметны результаты этих процессов при измерении твердости в поперечном сечении сварного соединения (рис. 10.5). При этом обнаруживается зона переменной твердости с минимумом в обезуглеро-женном слое перлитной стали и с максимумом в аустенитной стали в результате диффузии углерода к малоподвижным атомам хрома. [c.390]

Свариваемые металлы образуют эвтектическую смесь. Диаграмма состояния такой пары материалов изображена на рис. 13.4. Образование сварного соединения в данном случае может произойти только за счет образования эвтектики. Поэтому процесс сваривания из-за отсутствия диффузии не может начаться при температуре ниже температуры плавления эвтектики. Иными словами, сваривание может происходить только в присутствии жидкой фазы, т.е. только с расплавлением и перемешиванием жидких расплавов Ап Б. [c.489]

Есть и другая точка зрения, согласно которой первичным является процесс взаимной диффузии атомов через контактирующие друг с другом выступы на свариваемых поверхностях. Уже в ходе такого обмена подвижность атомов возрастает и становится возможным установление связей между чужими атомами, которые разделены впадинами на обеих свариваемых поверхностях. Иными словами, согласно первой гипотезе, для получения сварного соединения вовсе не обязательно проникновение атомов одной детали в глубь другой. Вторая гипотеза предполагает необходимость такого проникновения для обеспечения требуемой сплошности сварного соединения. Мы полагаем, что для диффузионной сварки в ее каноническом виде более точна первая гипотеза. Если же говорить о диффузионной сварке с переходным исчезающим слоем, т. е. о ПСП, то здесь, по-видимому, ближе к истине вторая гипотеза. [c.373]

Как видим, достаточно надежных средств предотвращения диффузии углерода в разнородном сварном соединении пока что нет. Сказанное относится не только к сварке плавлением, но, естественно, еще в большей степени к способам диффузионного соединения. Между тем, как раз на основе этих способов сварки можно во многих случаях успешно решить задачу повышения надежности сварных соединений разнородных сталей. Речь идет [c.389]

На второй стадии процесса диффузионной сварки происходят процессы взаимной диффузии атомов свариваемых материалов. Эти процессы приводят к образованию промежуточных слоев, увеличивающих прочность сварного соединения. Однако в некоторых случаях образование промежуточных слоев нежелательно. [c.34]

При ручной дуговой сварке переходные прослойки не образуются из-за кратковременного воздействия высокой температуры. В противоположность этому в сварных соединениях, выполненных электрошлаковой или автоматической сваркой под слоем флюса, получают большое развитие диффузионные процессы. Для предупреждения диффузии углерода рекомендуется сваривать разнородные соединения электродами с повышенным содержанием никеля (например, сталь типа Х16Н26М6) или никелевыми электродами. [c.151]

Диффузионные прослойки могут возникать и развиваться /во время сварки, термообработки и эксплуатации при высоких температурах. Они являются причинами снижения свойств данных сварных соединений и возможных преждевременных разрушений комбинированных конструкций в различных условиях эксплуатации. Их развитие, связанное преимущественно с диффузией углерода, может приводить в сварных соединениях углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с теплоустойчивыми и жаропрочными сталями к появлению обезуглеро-женных и науглероженных прослоек (рис, 129, а). В сварных соединениях теплоустойчивых сталей обычно структурно выяв- /1яется. лишь науглероженная прослойка (рис. 129, б). [c.252]

Зарождение и развитие холодных трещин протекает во времени, в течение которого в сварном соединении могут продолжаться процессы перераспределения напряжений, структурных превращений и диффузии водорода. В связи с этим образование холодных трешин в термически необработанных сварных соединениях может происходить в течение нескольких суток после окончания сварки [32]. Из этого следует, что эффективными мерами борьбы по предупреждению холодных трещин в сварных соединениях теплоустойчивых сталей является подофев при сварке, прокалка сварочных материалов (покрытых электродов, флюса) с целью удаления из них влаги как источника диффузионного водорода, проведение послесварочной термической обработки (термического отдыха, высокого отпуска). Предварительный и сопутствующий подогрев выполняет ряд функций [c.91]

Роль водорода исключительно важна в сварных соединениях из-за наличия в них технологических дефектов, значительной структурно-механической неоднородности и концентраторов напряжений. Особой опасностью вследствие высокой гетерогенности структуры и химической неоднородности характеризуется зона термического влияния. Повышение содержания ферритой фазы в стали 09Г2С с ферри-то-перлитной структурой облегчает диффузию водорода, в том числе и [c.143]

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]

Есть основания полагать, что к моменту окончания кристаллизации металл шва неоднороден по своему химическому составу как в микро-, так и в макрообъемах. Вместе с тем исследования металла сварных соединений показывают, что в подавляюш,ем большинстве случаев эта неоднородность совсем не так велика, как можно было ожидать. Основной причиной значительного выравнивания концентраций элементов в сварных соединениях является диффузия этих элементов в процессе охлаждения металла после сварки. Отмечено, что полнее выравниваются концентрации тех элементов, у которых более высокий коэффициент диффузии. Например, в сварных соединениях из малоуглеродистой стали углерод обычно распределяется равномерно по сечению шва, тогда как сера, имеющая при Т — 950 " С коэ( ициент диффузии, в 500 раз меньший, чем у углерода, распределяется в металле шва неравномерно. [c.215]

Для рассмотрения процессов диффузии углерода в сварных соединениях разнолегированных или разнородных по структурному классу сталей при их нагреве в процессе эксплуатации или при термообработке в межкритическом интервале температур следует кратко остановиться на различии термодинамической активности углерода в феррите и аустените нелегированных и легированных сталей. [c.67]

Наиболее интенсивное снижение сопротивления хрупкому разрушению в сварных соединениях ферритных хромистых сталей отмечается в участках ЗТВ сварных соединений там, где максимальные температуры нагрева достигают 400—500, 550—850 и 1000—[26, 54]. Как правило, отмеченное связано с выделением избыточных фаз в матрице, понижающих ударную вязкость, или процессами образования сегрегаций примесей по границам зерен. По данным работ [26, 54], в первом температурном интервале отмечается дисперсионное твердение, во втором — сигматиза-ция, в третьем — выделение дисперсных интерметаллидов. Механизм охрупчивания околошовной зоны сварных соединений ферритных сталей, предложенный в работе [54], предусматривает на стадии нагрева термического цикла сварки полную или частичную диссоциацию карбидов хрома, в стабилизированных сталях — карбонитридов титана и ниобия, а также переход элементов внедрения (углерод, азот) в твердый раствор. На стадии охлаждения термического цикла сварки происходит процесс выделения мелкодисперсных упрочняющих фаз по границам зерен в результате диффузии к границам зерен элементов внедрения, в первую очередь углерода как горофильного элемента. Как следствие сни" жается вязкость металла. [c.248]

В сварных соединениях однородных сталей в процессе охлаждения от высоких температур образовавшаяся при кристаллизации концентрационная неоднородность в распределении того или иного элемента будет уменьшаться в соответствии с законами атомной диффузии. При этом из объемов с повышенной концентрацией элемент будет перемещаться в объемы с низкой концентрацией его. Проведенные для рассмотрен- - л ного выше случая расчеты [c.156]

При затвердевании расплавленного материала слабые адге знойные связи заменяются прочными химическими связями, соответствующими природе соединяемых материалов и типу их кристаллической решетки. При сварке плавлением вводимая энергия (обычно тепловая) должна обеспечивать расплавление основного и присадочного материалов, оплавление стыка, нагрев кромки и т. д. При этом происходит усиленная диффузия компонентов в расплавленном и твердом материалах, их взаимное растворение. Эти процессы, а также кристаллизация расплавленного металла сварочной ванны (или припоя) обеспечивают объемное строение зоны сварки, что обычно повышает прочность сварного соединения. [c.13]

По мере повышения температуры Сг.и будет возрастать вплоть до достижения Интенсивность изменений Сг. и степень приближения ее к Сг.р будут тем больше, чем больше коэффициент диффузии растворенного элемента и чем меньше скорости нагрева и охлаждения. При дальнейшем возрастании температуры Сг. будет снижаться, согласуясь с зависимостью изменения Сг.р от температуры (рис. 13.15, а). Начнется процесс рассасывания сегрегата на границах, т. е. гомогенизация помимо внутренних объемов зерна распространится на приграничные области. При охлаждении процесс развивается в сторону повышения С до достижения Сгр (рис. 13.15,6). При нагреве свыше температуры неравновесного солидуса Ген происходит оплавление приграничных участков зерен. При этом границы зерен как поверхности раздела исчезают. Более высокая растворимость легирующих элементов и примесей в жидком металле обусловливает насыщение ими оплавленных участков в результате направленной диффузии из твердой в жидкую фазу до концентрации Со.г. Степени МХН в данном случае соизмеримы с МХН в литом металле. Рассмотренный случай перераспределения примесей характерен для непосредственно примыкающего к линии сплавления участка ОШЗ сварных соединений, нагреваемого выше Тс. . [c.509]

Распределение Нд по объему сварного соединения и его концентрацию в любой заданной точке определяют экспериментальнорасчетным способом. Способ состоит в экспериментальном определении исходной концентрации диффузионного водорода в металле шва Нш(0), установлении зависимости коэффициента диффузии водорода от температуры для шва, ЗТВ и основного металла и параметров перехода остаточного (металлургического) водорода Но в основном металле в Нд и обратно при сварочном нагреве и охлаждении. Расчетная часть заключается в решении тепловой задачи для заданных типа сварного соединения, режима сварки и решения диффузионной задачи. Последняя для сварки однородных материалов представляет ч 1Сленное решение дифференциального уравнения второго закона Фика, описывающего неизотермическую диффузию водорода с учетом термодиффузионных потоков в двумерной системе координат [c.534]

Одной из основных причин снижения эксплуатационной надежности разнородных сварных соединений является хрупкое разрушение в зоне сплавления. Для предупреждения этого явления рекомендуется применять сварочные материалы с повышенным запасом аустенитности, лучше всего электроды на никелевой основе. Образование и развитие в зоне сплавления переходных прослоек, появляюш,ихся в результате диффузии углерода из малолегированного основного металла в аустенитный шов при сварке, термообработке и эксплуатации конструкции в условиях высоких температур, также может способствовать снижению прочности разнородных соединений. Переходные прослойки в виде обезуглероженной зоны крупных зерен феррита со стороны малолегированного металла и высокотвердой прослойки со стороны аустенитного шва образуются, начиная с температуры 420— 450° С и наибольшей толщины достигают во время выдержки при температуре 800—850° С. [c.151]

Сущность способа заключается в том, что свариваемые детали стыкуют, прижимают друг к другу, сдавливают, нагревают в вакууме и выдерживают в течение заданного времени. При этом в результате локальной пл астической деформации и последующей диффузии материалов соединяемых деталей друг в друга образуется монолитное сварное соединение. [c.275]

Слоистая ликвация способствует увеличению химической неоднородности металла на этом участке по сравнению с металлом шва. Состав и структура металла в этой зоне зависят также от диффузии элементов, которая может проходить как из основного нерасплавившегося металла в жидкий металл, так и наоборот. Этот участок по существу и является местом сварки. Его протяженность зависит от состава и свойств металла, способа сварки и обычно не превышает 0,5 мм, но свойства металла в нем могут оказывать решающее влияние на свойства всего сварного соединения. [c.259]

Изучение структуры и свойств сварных соединений после длительной выдержки (старения) при температурах 250-650°С позволило установить, что разрушение образцов во всех случаях происходит в з.т.в. Это связано с ростсяи зерна, которое увеличивается-до 3-4 балла по сравнению с 7-8 баллом в исходном состоянии. Вздержка при температуре 650°С приводит к собирательной рекристаллизации и направленной диффузии углерода из ферритной в аустенитную сталь при сварке разнородных материалов. На поверхности зачищенных сварных соединений и основного металла нет сколько-нибудь значительной окалины. Появляются лишь цвета побежалости. [c.45]

СВАРКА ТЕРМОПЛАСТОВ — процесс неразъемного соединения конструкций, деталей, листов, пленок и др. изделий из термопластов при нагреве мест соединения до пластич. состояния и примепении внешнего усилия на шов. С. т. характеризуется взаимной диффузией свариваемых поверхностей и основана на способности термопластов переходить в вязкотекучеё состояние в определенных для каждого материала диапазонах темп-р, а после охлаждения вновь приобретать первоначальные св-ва. Преимущества С. т. перед др. способами соединения идентичность св-в сварного шва и основного материала герметичность и высокая прочность сварного соединения возможность прочно соединять несклеи-вающиеся полимеры (фторопласт-4, полиэтилен, полинронилен), механизировать и автоматизировать процесс, одновременно со сваркой декоративно обрабатывать шов и производить обрезку быстрота выполнения соединения. [c.152]

Сайбел и Л ИНГ, Триггер и Чао в сходных, хотя и выполненных независимо работах, считают, что процесс диффузии играет важную роль в адгезионном износе. Обе работы включают теорию Эйринга, которая обычно применяется для описания явлений ползучести и разрушения. Сайбел и Линг использовали указанную теорию для описания возможности сваривания трущихся поверхностей и переноса металла при разрушении места сварки. Триггер и Чао определили величину трения контактирующих неровностей и их твердость. Сайбел и Линг выразили вероятность образования сварного соединения уравнением [c.117]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...