Зарождение включений в сварочной ванне

Возникновение пор и их развитие — сложный процесс зарождения газовой фазы в жидкой среде. В сплошной жидкости образование зародыша газовой фазы, способного к дальнейшему развитию, т. е. больше критических размеров, — процесс маловероятный. Чаще всего эти зародыши возникают на границе раздела с малым радиусом кривизны — включения или же зародыши попадают в металл сварочной ванны извне и начинают расти, поглощая выделяющийся водород. [c.346]

Наличие закиси железа в этих флюсах тормозит кремне- и марганцевосстановительный процессы при сварке и приводит к частичному переходу FeO в металл сварочной ванны. В результате происходит некоторое окисление раскислителей и легирующих элементов. Продукты этого окисления, по-видимому, не полностью захватываются шлаком, они частично остаются в металле шва в виде мелкой дисперсной фазы, состоящей из окислов легирующих элементов и окислов железа. Это не опасно для сталей с временным сопротивлением ниже 100 кгс/мм , но не пригодно для сварки сталей более прочных и сверхпрочных, так как неметаллические включения блокируют дислокации и становятся местами зарождения трещин. [c.158]

Однако авторы проведенных исследований зачастую обходят молчанием вопросы кинетики зарождения и укрупнения неметаллических включений в сварочной ванне, а также их удаления из наплавленного металла. Хотя совершенно очевидно, что без рассмотрения этих вопросов трудно определить пути к снижению содержания неметаллических включений в сварном соединении или к получению таких включений, форма и размеры которых не влияли бы существенно на качество шва. Поэтому рассмотрим некоторые стороны кинетики процесса образования неметаллических включений в сварочной ванне и связь этого процесса с поверхностными явлениями. Указанные вопросы рассмотрим на примере оксидных включений, а именно силикатных и алюмосиликат-ных, которые чаще встречаются в сварных швах и поверхностные свойства которых изучены наиболее полно. [c.43]

ЗАРОЖДЕНИЕ ВКЛЮЧЕНИИ В СВАРОЧНОЙ ВАННЕ [c.43]

Известно, что величина межфазного натяжения металла на границе со шлаком во многом определяется интенсивностью обмена веществом между металлом и шлаком. Как было показано [50], сплавы на основе железа обмениваются со шлаком в основном ионами железа. Поэтому повышение содержания FeO в оксидных шлаках любого состава приводит к наиболее существенному снижению величины межфазного натяжения [24, 51]. В меньшей мере, но все же весьма заметно, снижается величина межфазного натяжения при добавлении в шлак и закиси марганца [33, 73, 190]. Следовательно, интенсивность зарождения оксидных включений в сварочной ванне должна быть тем выше, чем больше в них содержится FeO и МпО. Кроме того, рост содержания этих окислов в выделяющихся включениях должен при вести и к уменьшению размеров устойчивого зародыша [c.45]

Образованию пор в сварном соединении могут способствовать и мелкие неметаллические включения, всегда присутствующие в сварочной ванне. При этом такие включения выполняют роль центров зарождения. Не определяя численного значения величины работы зарождения газового пузырька на поверхности неметаллического включения, что вообще-то не представляет особых трудностей, рассмотрим лишь особенности образования такого зародыша. При возникновении на поверхности малого сферического включения толстой пленки газа, т. е. пленки такой толщины, когда можно пренебречь влиянием металла на границу газ — шлак и шлака на границу [c.96]

В услониях кристаллизации сварочной ванны всегда имеются готовые поверхности раздела фаз (растущие кристаллы, шлаковые включения), на которых зарождение пузыр1чКов значительно облегчено [22]. Это объясняется следующими обстоятельствами [c.93]

Поскольку присутствие шлаковых включений в кристаллизующемся металле способствует зарождению газовых пузырьков, при наплавке в СО2 необходимо применение таких раскислителей, которые образовали бы окислы, легко всплывающие на поверхность сварочной ванны. В этом отношении неблагоприятны алюминий и кремний, образующие соответственно глинозем А12О3 и кремнезем 5102, остающиеся в наплавленном металле в виде микровключений. Поэтому в порошковых проволоках типа ПП-ЗХ2В8ГТ, предназначенных для наплавки в среде СОг ограничивается содержание алюминия и кремния. Наиболее эффективно применение титана, который образует [c.26]

Необходимым условием образования неметаллических оксидных включений в сварочной ванне является наличие пересыщения, которое наступает или в результате окисления примесей, присутствующих в металле, или вследствие уменьшения растворимости включений при охлаждении расплава. Кинетику образования неметаллических включений в расплавленном металле изучали П. Я. Агеев [48], Е. Б. Костюченко, С. И. Понель [47] и некоторые другие исследователи. Авторы этих работ при оценке вероятности образования новой фазы применяли уравнение, предложенное Я- И. Френкелем, по которому интенсивность зарождения новой фазы [c.43]

Из изложенного выше видно, что наиболее вероятно образование зародышей, состоящих в основном из FeO и МпО. Однако из теории электрокапиллярных явлений следует [3], что нри прохождении тока через границу между металлом и электролито м, когда последний содержит много ионов данного металла, потенциал металла почти не меняется. Следовательно, если образующиеся зародыши будут отличаться повышенной концентрацией FeO, то наложение на систему внешнего электрического поля не должно заметно изменить условия их возникновения. При наличии в оксидной фазе значительного иоличества МпО прохождение тока через границу включение — металл также мало влияет на величину межфазного напряжения, о чем свидетельствуют проведенные нами опыты (ом. рис. 8). Таким образом, в момент зарождения неметаллических включений прохождение тока через сварочную ванну, по-видимому, не должно оказывать существенного влияния на их образование. Следует отметить, что на зарождение неметаллических включений в сварочной ванне может влиять, как и при образовании зародышей в бетоле [66], магнитное поле. [c.51]

Наиболее изучены закалочные холодные трещины [39]. Их появление связано с местным увеличением объема металла при образовании мартенсита и возникновением сварочных напряжений. Непременным условием образования закалочных (холодных) трещин является низкая температура распада аустенита (по данным Котрелла, ниже 290° С), наличие достаточно больших объемных напряжений, появление крупных игл мартенсита [39]. По экспериментальным данным, вероятность образования закалочных холодных трещин появляется при наличии в металле более 25—30% мартенсита. С увеличением толщины сваривае- мого металла возможность образования холодных трещин возрастает. Повышение содержания углерода и насыщение сварочной ванны водородом также способствуют образованию и развитию холодных трещин (рис. IV.36 [56]). После завершения кристаллизации и последующего остывания металла шва выделение из него водорода не прекращается. Даже при комнатной те.мпературе из пересыщенного твердого раствора металла может довольно длительное время выделяться водород. Причем атомы водорода выделяются не только в атмосферу, но и в мельчайшие дефекты кристаллической решетки металла и неметаллические включения, скопляясь в них в виде молекул под большим давлением. Это давление в сочетании со структурными (при у -> М-превращении объем металла увеличивается) и сварочными остаточными напряжениями обусловливают зарождение и развитие холодных трещин. [c.314]

Известно, что отрицательная температура окружающего воздуха влияет на скорость охлаждения сварочной ванны и металла зоны термического влияния (ЗТВ). С понижением температуры скорость охлаждения увеличивается, что приводит к ухудшению надежности монтажных стыков. Прежде всего, увеличение скорости кристаллизации сварочной ванны уменьшает ее объем. Так, уменьшение температуры от +20 до -50 °С сокращает длительность пребывания сварочной ванны в жидком состоянии примерно на 10 %. Это сказывается на процессе кристаллизации металла, так как отставание диффузионных процессов от кристаллизационных приводит к перавпо-веспому структурному состоянию металла нри этом усиливаются процессы ликвации и сегрегации химических элементов, возрастает вероятность засорения сварного шва неметаллическими и шлаковыми включениями, не успевающими полностью выделиться в шлак, и образования нор, вызванных газами, в частности водородом. Увеличение скорости охлаждения сварного соединения может привести к образованию закалочных структур в ЗТВ, резко снижающих пластичность металла и повышающих склонность к хрупкому разрушению. Это особенно может проявляться при сварке низколегированных сталей повышенной и высокой прочности, а также среднелегпровап-ных сталей. Прп этом вероятность хрупкого разрушения тем больше, чем ниже температура окружающего воздуха. В этих условиях незначительный концентратор напряжений в шве пли на ЛИНИН сплавления имеет большую тенденцию к развитию, которое может привести к зарождению трещины и ее распространению вплоть до разрушения трубопровода. [c.44]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...