Диффузионные процессы при сварке

Некоторые примеры диффузионных процессов при сварке. Одним из важнейших результатов диффузионных процессов при сварке является рост зерна металла в шве и в зоне термического влияния при длительном нагреве выше температуры Лсз. Процесс этот объясняется самодиффузией атомов металла и происходит следующим образом. [c.215]

ДИФФУЗИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ СВАРКЕ [c.61]

Сварка плавлением — высокотемпературный процесс, сопровождающийся изменением состава металла сварного соединения, а следовательно, и его свойств, в результате взаимодействия с окружающей средой (атмосферой). Высокая восстановительная активность металлов приводит к образованию оксидов, нитридов и гидридов, а так как скорость химических реакций и диффузионных процессов при температурах сварочного цикла очень высокая, то даже в очень ограниченное время могут произойти существенные и нежелательные изменения состава металла шва. Широкое применение сварки в различных отраслях промышлен- [c.367]

Использование УДП позволяет осуществлять диффузионные процессы при относительно низких температурах сварка компактной меди с УДП никеля происходит при температурах (0,35... [c.95]

Металлургические процессы при сварке базируются на двух принципиально различных способах раскисления осаждающем и диффузионном. [c.74]

Составляющие металла наплавки и основной металл могут образовывать химические соединения, снижающие прочность соединения наплавленного слоя с основой. Например, наплавка титана на железные сплавы всегда приводит к появлению слоя хрупких интерметаллидов, снижающих прочность связи наплавки с основным металлом. Интерметаллидные прослойки такого типа образуются уже в процессе наплавки, особенно в зоне переменного состава — вблизи границы сплавления, либо за счет диффузионных процессов при длительном нагреве (например, при наплавке изделия с предварительным нагревом) и от последующих нагревов в многослойных наплавках, либо при термической обработке, а также при эксплуатации наплавленных изделий при повышенных температурах. В некоторых случаях интерметаллиды образуются очень быстро. Так, при сварке взрывом соединения сталь—титан участки таких интерметаллидов в месте соединения обнаруживаются иногда даже без последующих нагревов. [c.43]

Сварное соединение образуется в течение миллионной доли секунды, что исключает возникновение диффузионных процессов поэтому сваркой взрывом можно соединять такие разнородные металлы, которые при сварке плавлением давали бы хрупкие соединения. [c.199]

Химическая неоднородность в сварных швах. Важной характеристикой структуры металла шва является микрохимическая неоднородность (МХИ) внутрикристаллитная и межкристаллитная (или междендритная). Внутрикристаллитная МХИ определяется соотношением конвективного и диффузионного отвода примеси от ФК в жидкость. У линии сплавления, где имеет место интенсивное движение расплава в ванне, в результате конвекции практически размывается концентрационное уплотнение, в МИХ формируется по закономерностям, близким к закону нормальной ликвации. Концентрация примеси в кристаллите по мере его роста непрерывно возрастает и в каждый момент определяется произведением текущей концентрации примеси в объеме жидкости и коэффициента распределения Ств = Сж-й (рис. 5.5). При этом следует учитывать поправку на неравновесность процессов при сварке. [c.104]

В месте соударения метаемой пластины с основанием образуется угол V, который перемещается вдоль соединяемых поверхностей. При соударении из вершины угла выдуваются тонкие поверхностные слои, оксидные иленки и другие загрязнения. Соударение пластин вызывает течение металла в их поверхностных слоях. Поверхности сближаются до расстояния действия межатомных сил взаимодействия, и происходит схватывание по всей площади соединения. Продолжительность сварки взрывом не превышает нескольких микросекунд. Зтого времени недостаточно для протекания диффузионных процессов, сварные соединения не образуют промежуточных соединений между разнородными металлами и сплавами. [c.225]

Основным признаком всех видов сварки давлением (контактная, диффузионная, холодная, трением и др.) является пластическая деформация металла в зоне контакта соединяемых деталей, необходимая для образования сварных соединений. При сварке происходит принудительное образование межатомных связей между кристаллическими решетками соединяемых деталей. Выделяют три основные стадии процесса образования сварного соединения при сварке давлением [c.105]

Однако принято считать, что при соединении металлов в твердом состоянии имеет значение не только схватывание, но и спекание. Спекание — комплекс диффузионных процессов, протекающих во времени при повышенных температурах. Схватывание — бездиффузионное явление — объединение кристаллических решеток, находящихся в контакте тел в результате их совместного пластического деформирования. Относительная роль схватывания и спекания в разных методах соединения металлов различна и определяется в основном температурой, временем и давлением в контакте. Например, диффузионную сварку при большом времени выдержки можно считать основанной на явлении спекания. Во всех остальных случаях схватывание первично, а диффузионные и рекристаллизационные процессы, если они вообще происходят, вторичны. [c.15]

Процесс холодной сварки протекает при нормальной или даже отрицательной температуре практически мгновенно, только в результате схватывания, и диффузионные процессы в данном случае практически не успевают развиться. В связи с этим холодную сварку целесообразно применять для соединения таких разнородных материалов, которые могут давать при плавлении и диффузионном взаимодействии хрупкие интерметаллиды (например, для соединения меди с алюминием). [c.136]

Сварка металлов плавлением представляет собой высокотемпературный быстропротекающий процесс, сопровождающийся химическими реакциями между металлом и средой (атмосфера дугового промежутка, шлаки, полученные плавлением флюсов или электродных покрытий), а также диффузионными процессами, особенно интенсивно развивающимися при высоких температурах (например, диффузионное соединение металлов в вакууме, предложенное Н. Ф. Казаковым). [c.295]

Формирование сварного соединения при сварке плавлением сопровождается сложными диффузионными процессами в жидкой и твердой фазах, которые приводят к изменению химического состава в различных зонах, выделению или перераспределению примесей и легирующих элементов. При рассмотрении явления концентрационного переохлаждения уже указывалось на то, что состав кристаллизующейся твердой фазы будет отличен от состава исходного расплава. Вследствие этого по мере увеличения количества затвердевшего металла состав остающегося расплава, так же как и состав образующейся твердой фазы, будет постоянно изменяться. Поэтому при неизменности общего количества примесей в кристаллизующемся объеме сварочной ванны содержание их в различных участках шва неодинаково, что может приводить как к изменению прочностных характеристик, так и к снижению показателей свариваемости. [c.455]

Залечивание дефектов при пластической деформации под действием гидростатических давлений Б. И. Береснев и др. объясняют следующим образом. Гидростатическое давление, подавляя силы, стремящиеся раскрыть трещины, не позволяет им разрастаться. Создается возможность образования контактных мостиков между противолежащими поверхностями дефекта. В точках контакта благодаря высоким напряжениям и взаимному проскальзыванию частиц металла на противоположных поверхностях дефекта создаются условия для восстановления сплошности деформируемого металла аналогично условиям холодной сварки. При этом не исключается возможность локального нагрева металла в точках контакта противолежащих поверхностей, способствующего активизации диффузионных процессов. Причиной локального нагрева в контактных точках могут быть локализованная пластическая деформация, а также высвобождающаяся поверхностная энергия при сближении выступов дефекта на расстояние порядка параметра кристаллической решетки. [c.438]

Известно, что особая роль в формировании важнейших физико-меха- нических характеристик слоистых композиций, изготовленных различными методами, принадлежит диффузионным процессам, развивающимся в зоне сопряжения слоев во время их технологического взаимодействия, термической обработки и в условиях эксплуатации при повышенных температурах. В биметаллических соединениях, изготовленных при оптимальных режимах сварки взрывом, наблюдается высокая прочность связи слоев и практически полное отсутствие диффузионной зоны в исходном состоянии. Это делает возможным соединение самых разнородных по свойствам металлических материалов и обеспечивает получение слоистых композиций, перспективных для использования в ряде отраслей новой техники. [c.238]

В процессе сварки диффузионные прослойки образоваться не успевают. Однако в процессе отпуска или при длительной эксплуатации при температурах выше 425° С они образуются, снижая длительную прочность и пластичность сварных соединений. В частности, при сварке [c.185]

Пока еще отсутствуют сведения об образовании остаточных напряжений и деформаций при сварке трением, при диффузионном процессе [c.134]

При использовании волокон или проволоки со значительным запасом пластичности применимы практически все методы уплотнения прокатка, импульсное прессование с помощью взрыва или ударной нагрузки, гидроэкструзия и др. В случае армирования. металлов хрупкими или малопластичными волокнами чаще всего при.меняют процессы, при которых степень пластической деформации невысока, например, диффузионную сварку или прокатку с малыми единичными обжатиями. [c.109]

Среди известных способов сварки давлением только при диффузионной сварке и сварке взрывом е приближается к минимально возможной. Это обусловлено контактированием с критическими скоростями, при которых благодаря диффузионным процессам разупрочнение в контакте преобладает перед его деформационным упрочнением. Для всех остальных способов сварки давлением фактические скорости контактирования намного превышают критические. Следовательно, при этих способах нельзя получить соединения с минимальной остаточной деформацией. Например, чтобы при холодной сварке получить соединение с минимальной осадкой, скорость контактирования при комнатной температуре должна быть настолько медленной, что для завершения сварки потребуются годы. [c.257]

При отклонениях параметров режима или условий диффузионной сварки могут возникать дефекты непровар, слипание, трещины, завышенная Деформация деталей, оплавление и смещение деталей относительно заданного положения. Причинами непровара (или склейки поверхностей) могут быть недостаточная температура нагрева, усилие сжатия, выдержка, малая степень вакуумирования, неправильная установка деталей в приспособлении, вызвавшая перекос соединяемых поверхностей друг относительно друга, плохая подготовка свариваемых поверхностей. Трещины могут возникать из-за чрезмерной скорости нагрева или охлаждения, завышенного усилия сжатия, слишком большой температуры нагрева и времени выдержки, а также из-за плохой подготовки поверхностей деталей к сварке. Завышенная температура нагрева и время выдержки приводят также к увеличению деформации деталей при сварке и их оплавлению. Причиной оплавления может быть и неравномерный нагрев детали из-за неправильной установки нагревателя. Смещение деталей относительно друг друга происходит из-за неправильной их установки перед сваркой и может возникать в процессе сварки вследствие вибрации установки. [c.279]

Изменение химического состава и распределение элементов в сварном соединении. Металл при сварке может достаточно сильно нагреваться, а при термических методах происходит его плавление на небольшом локальном участке. В таких условиях химический состав металла изменяется. Степень изменений зависит от химической активности самого металла, состава окружавшей температуры, качества подготовки поверхности металла под сварку, диффузионных процессов в сварочной ванне. [c.495]

Помимо сложности получения на аустенитных высоколегированных сталях и сплавах швов без горячих трещин имеются и другие трудности, обусловленные спецификой их использования. К сварным соединениям на жаропрочных сталях предъявляется требование сохранения в течение длительного времени высоких механических свойств при повышенных температурах. Большие скорости охлаждения металла шва при сварке приводят к фиксации неравновесных по отношению к рабочим температурам структур. Во время эксплуатации при температурах выше 350 °С в результате диффузионных процессов в стали появляются новые структурные составляющие, приводящие обычно к снижению пластических свойств металла шва. [c.355]

В зоне термического влияния некоторых жаропрочных аусте-нитных сталей под действием термического цикла сварки снижаются пластические и прочностные свойства, что может повести к образованию в этой зоне трещин. Подобные изменения свойств основного металла вызываются развитием диффузионных процессов, приводящих к повышенной концентрации в металле околошовной зоны элементов (углерода, кислорода и др.), которые совместно с вредными примесями могут образовывать легкоплавкие эвтектики. При длительной эксплуатации в этой зоне могут выделяться мелкодисперсные карбиды и интерметаллиды, коагуляция которых приводит также к охрупчиванию металла. При сварке этих сталей для предупреждения образования горячих трещин в шве часто получают металл шва, по составу отличающийся от основного и имеющий двухфазную структуру. [c.356]

Явление диффузионной ползучести изучено сравнительно мало. Его необходимо учитывать при анализе процессов в околошовной зоне при сварке. [c.21]

Характер диффузионных процессов при сварке давлением алюминия с железом и сталью на начальной стадии взаимодействия и в дальнейшем отличается. В начальный период имеет место диффузия железа в алюминий. В результате в пограничной зоне образуется слой из смеси фаз РеА1з + Ре2А15. Далее при [c.187]

В некоторых случаях диффузионные процессы при сварке приводят к нежелательным последствиям. Так, при сварке двухслойной стали (СтЗ + 1Х18Н9Т), несмотря на все меры предосторожности, некоторая часть углерода диффундирует из сравнительно высокоуглеродистого основного металла (СтЗ) в низкоуглеродистый нержавеющий слой и антикоррозионные свойства нержавеющего слоя снижаются. [c.216]

Для перемещения отдельных сегментов макромолекул достаточны температуры, характерные для высокоэластического состояния, когда возможно микроброуновское (обратимое) движение, обусловливающее ориентацию молекул в направлении действия силы. Перемещение же молекул в целом (макроброуновское движение) происходит при температуре вязкотекучего состояния, что вызывает восстановление в зоне сварного шва структуры, характерной для всего объема полимера. Степень и скорость свободной диффузии молекул полимера при образовании сварного соединения зависит от таких факторов, как межмолекулярное взаимодействие, совмещае-мость полимеров, влияние растворителей, пластификаторов, а также факторов, способствующих протеканию процесса сварки температуры, давления и длительности контакта. Большое влияние на диффузионные процессы при сварке оказывают такие факторы, как относительная молекулярная масса, форма молекулы полимера, содержание полярных групп, способность полимера кристаллизоваться, его вязкость и т. д. [c.25]

Характер диффузионных процессов при сварке в твердой фазе алюминия с железом и сталью на начальной стадии взаимодействия и в дальнейшем отличается. Показано, что в начальный период имеет место диффузия железа в алюминий. В результате в пограничной зоне образуется слой из смеси фаз РеА1з + РегА15. В дальнейшем при температуре, соответствующей рекристаллизации стали, наблюдается интенсивная диффузия алюминия в сталь [3, 8]. Скорость этого процесса зависит от химического состава материала контактирующих заготовок и условий нагрева. Для твердофазного взаимодействия при определенных температурно-временных условиях сварки может отсутствовать сплошной фронт интерметаллидов. [c.445]

При механической обработке, когда с заготовки в виде припуска удаляют часть металла, происходит перераспределение внутренних остаточных напряжений, их временное равновесие нарушается. Основную роль здесь играют напряжения первого рода. Величина и характер распределения остаточных напряжений зависят от конфигурации заготовки, ее габаритных размеров и соотношения размеров отдельных элементов, способа получения исходной заготовки и других факторов. Большие остаточные напряжения возникают в исходных заготовках, получаемых литьем, ковкой, штамповкой, из-за неравномерного охлаждения разных элементов заготовки. В сварных, сварно-литых, сварноштампованных конструкциях наибольшие внутренние напряжения возникают в местах сварки, где из-за местного нагрева и охлаждения происходят неоднородные объемные изменения. Структурные превращения металла и диффузионные процессы при сварке также способствуют появлению остаточных напряжений различного рода. [c.58]

Большой запас аустенитности металла шва позволяет предотвратить образование малопластичных участков с мартенситной или карбидной структурой в корневых швах и слоях, примыкающих к перлитной стали в условиях неизбежного колебания долей их участия. Однако для этого варианта технологии будет характерна высокая склонность к возникновению горячих трещин в однофазном аустенитном металле шва, образующихся по границам зерен, сформированных в результате миграции (см. рис. 10.6, б). Для их предотвращения в швах со стабильно аустенит-ной структурой наплавленный металл легируют элементами, снижающими диффузионные процессы при высоких температурах, применяют электроды типа Х15Н25АМ6, содержащие 6 % Мо и 0,2. .. 0,3 % N. Они препятствуют развитию высокотемпературной ползучести и межзеренного проскальзывания в твердом металле при сварке, повышая при этом пластичность в температурном интервале хрупкости и тем самым предотвращают образование горячих трещин. Более сложный вариант технологии необходим при сварке жестких узлов из аустенитной и среднеуглеродистой стали мартенситного класса, когда в корневых слоях из-за увеличения до 0,5 доли участия основного металла возможно образование горячих трещин, а в верхних слоях - холодных трещин типа "отрыв" и "откол". В этом случае корневые слои выполняют электродами, содержащими до 60 % Ni и 15 % Мо. [c.397]

Искажение кристаллической решетки, вызванное наклепом, и возникающие при этом напряжения П и П1 рода способствуют резкому ускорению диффузионных процессов при последующем нагреве. Еще интенсивнее идут эти процессы, если деформация и нагрев сварных швов осуществляются одновременно. Поэтому структурные превращения при нагреве наклепанных сварных швов значительно ускоряются по сравнению со швами, взятыми в исходном состоянии после сварки. Это позволяет путем кратковременного нагрева сварных швов добиться таких результатов, которые в ненаклепанном металле потребовали бы длительного воздействия высокой температуры. [c.153]

Полученные нами результаты представляют также интерес в практическом отношении применительно к оптимизации, интенсификации и управлению кинетикой диффузионных процессов при различных методах образования соединения в твердой фазе и при выборе оптимальных методов приложения внешней нагрузки в этих процессах [368, 654, 655], а также оптимальных режимов тренировки материалов в псевдоупругой области деформирования с целью их упрочнения [656, 657]. Например, предложенный в [654, 655] программированный метод приложения контактного усилия в процессе твердофазной сварки позволяет существенно увеличивать площадь схватывания и соответственно прочность сварного соединения в случае дискретного приложения внешней нагрузки по сравнению с однократным приложением одной и той же или даже большей величины общей нагрузки. [c.247]

Для диффузионной сварки характерны относительно малые и боль-1пие 4 при Го = 0,5 — 0,9Гпл с преобладанием диффузионных процессов при формировании соединения. Увеличение 4 снижает скорости деформации и, как следствие, уменьшает Рс- [c.184]

Рассмотренные ранее процессы возникновения химической неоднородности характерны в основном для малых скоростей охлаждения или применительно к сварке для мягких режимов. Скорости охлаждения кристаллизующегося металла шва при сварке с большими погонными энергиями q/v обусловливают достаточно интенсивное протекание диффузионных процессов, что приводит к выравниванию состава и снижает внутрикристал-лическую ликвацию (рис. 12.32). При увеличении скорости охлаждения диффузионные процессы пройти не успевают и степень внутрикристаллической ликвации Сл увеличивается вплоть до максимума при значении Wi. Дальнейшее увеличение скорости охлаждения (шз), естественно, еще более подавляет диффузионные процессы, однако степень внутрикристаллической ликвации уменьшается в связи с изменением самого характера кристаллизации, приближением его к бездиффузионному процессу. [c.466]

Ферритное превращение характерно при сварке низкоуглеродистых сталей и относительно малых скоростях охлаждения при условии Шб/5<г1Уфп1. Оно представляет собой превращение диффузионного типа и начинается при некотором переохлаждении ниже Лгз. Зародыши ферритной фазы возникают на границах аустенитных зерен (нормальный механизм превращения). Этому процессу предшествует диффузионный отвод углерода во [c.520]

Важными направлениями совершенствования технологии сварки, выполняемой при сборке машин и механизмов, являются разработка и внедрение в производство приборов и устройств для автоматического контроля и одновременной записи параметров процесса сварки совмещение процесса сварки легкоокисляющихся материалов с очисткой осуществление диффузионной сварки в вакууме применение при сварке алюминия установок, обеспечивающих снятие окислов в вакуумной камере механической зачисткой, наложением ультразвуковых колебаний, с восстановительной средой внедрение высокопроизводительных установок для соединения в вакууме металлокерамических изделий со сталью (тормозных лент и дисков муфт) контроля сварных соединений рентгенотелевизионньш методом с применением интроскопии внедрение импульсно-дуговой сварки в защитных газах с программным изменением процесса повышение надежности и долговечности сварных соединений разработка способов предупреждения и устранения вредных влияний напряжений и деформаций в сварных соединениях. [c.276]

Исследованиями установлено, что сварка теплоустойчивых сталей больших толщин должна производиться с применением предварительного и сопутствующего подогрева. Для уменьшения величины остаточных напряжений сварное соединение после сварки должно подвергаться отпуску при температуре, не превышающей температуру отпуска стали до сварки. Во избежание значительного укрупнения зерен и падения ударной вязкости по линии сплавления, сварка должна осуществляться на режимах с ограниченными тепловложе-ниями. Для предотвращения развития диффузионных процессов необходимо стремиться максимально приблизить химический состав шва к составу основного металла. Наилучшие результаты по получению заданного (требуемого) химического состава металла шва определены при легировании через сварную проволоку. [c.121]

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]

Известны две разновидности сварки давлением без нагрева (сварка взрывом, импульсом магнитной энергии, холодная сварка) и с нагревом (кузнечная, ультразвуковая, трением, диффузионная, высокочастотная, газопрессовая и контактная сварка). Природа образования соединения во всех случаях сварки как с нагревом, так и без него одна это результат взаимодействия между активированными атомами соединяемых поверхностей. Различают три стадии процесса образования соединения при сварке давлением. На первой стадии образуется физический контакт, происходит активация поверхностей, которые сближаются ка параметр кристаллической решетки, преодолевая энергетический барьер, но сохраняют устойчивое состояние, не сливаясь. На второй с т а д и и образуется химическое соединение активированных поверхностей, происходит сварка - сближение атомов на расстояние межатомарного взаимодействия. Ширина границы раздела становится соизмеримой с шириной межзеренной границы, прочность соединения становится соизмеримой с прочностью основного металла. Н а третьей стадии происходит диффузионный обмен масс через объединенную поверхность соединения. При этом вновь полученная поверхность раздела размывается или расчленяется продуктами взаимодействия. [c.255]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...