Фазовые н структурные превращения при сварке

В ЗТВ в процессе нагрева и охлаждения при сварке, а также в шве при охлаждении получают развитие целый ряд фазовых структурных превращений. Под фазовыми превращениями (переходами I рода) понимают превращения с образованием новых фаз, отличающихся от исходных атомно-кристаллическим строением, часто составом, свойствами, и разграниченных с ними поверхностями раздела (межфазными границами). При образовании новой фазы в ее объеме меняется свободная энергия, скачкообразно изменяются энтропия, теплосодержание и в момент превращения теплоемкость стремится к бесконечности. В связи с этим фазовое превращение сопровождается выделением или. поглощением теплоты. При структурных превращениях (переходах FI рода) происходит перераспределение дефектов кристаллической решетки, легирующих элементов и примесей и изменение субструктуры существующих фаз. Структурные превращения сопровождаются плавным изменением свободной энергии, энтропии и теплосодержания, скачкообразным — теплоемкости, и не сопровождаются выделением теплоты. [c.491]

При сварке в металле происходят термодеформационные и физико-химические процессы. Термодеформационные процессы заключаются в упругопластическом деформировании металла при неравномерном нагреве в процессе сварки и возникновении вследствие этого временных и остаточных напряжений. Физикохимические процессы при сварке происходят в твердом и расплавленном металле и характеризуются фазовыми и структурными превращениями, растворением и выделением веществ из раствора, диффузией и другими явлениями. [c.406]

ФАЗОВЫЕ И СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В МЕТАЛЛАХ ПРИ СВАРКЕ [c.490]

Фазовые и структурные превращения при сварке сталей [c.511]

Фазовые и структурные превращения при сварке конструкционных сталей нередко вызывают понижение технологической прочности, механических и эксплуатационных свойств металла сварных соединений. Под технологической прочностью понимают способность материалов без разрушения выдерживать термомеханические воздействия в процессе сварки. В условиях указанных воздействий часто существенно понижаются механические свойства металла, что вместе с довольно высокими сварочными деформациями и напряжениями может служить причиной образования трещин. [c.511]

При нагреве до Гтах ниже неравновесной Ас фазовые и структурные превращения происходят в том случае, если сталь перед сваркой находилась в метастабильном состоянии для этого диапазона температур. Метастабильны исходные состояния стали после холодной пластической деформации, закалки и низкого отпуска, закалки и старения. В холоднодеформированной стали развиваются процессы возврата и рекристаллизации обработки. Последний процесс приводит к разупрочнению соответствующей зоны сварного соединения. В низкоуглеродистой стали при нагреве свыше 470 К возможно деформационное старение, приводящее к снижению пластичности стали. В закаленных и низко-отпущенных сталях происходят процессы высокого отпуска, в результате чего сталь в этой зоне разупрочняется. В мартенсит-но-стареющих сталях при T zk выше их температур старения протекает процесс перестаривания, заключающийся в коагуляции интерметаллидов и приводящий к разупрочнению соответствующей зоны соединения. [c.517]

При сварке возникает ряд задач, в частности по оценке физико-химических реакций, имеющих место в сварочной ванне, явлений кристаллизации, образования фазовых и структурных превращений в зависимости от состава основного материала, тепловых процессов, определяемых источниками нагрева, условий охлаждений, защиты сварочной ванны и влияния на качество сварки некоторых других параметров. [c.115]

Изучены и продолжают исследоваться влияние на тепловое поле предварительного и последующего нагрева, законы охлаждения и, что особенно важно, образования разных фазовых и структурных превращений в соединениях в зависимости от термического цикла сварки. [c.131]

Трещины при сварке. Склонность металлов к образованию трещин при сварке является одним из основных показателей их свариваемости. Она обусловливает технологическую прочность — способность материалов выдерживать без разрушения различного рода воздействия в процессе их технологической обработки. При сварке разрушения могут происходить в процессе кристаллизации (горячие трещины) и в процессе фазовых н структурных превращений в твердом состоянии (холодные и другие виды трещин). Сварка может сопровождаться образованием трещин различной протяженности в сварном шве или прилегающей к нему зоне. [c.503]

Различия в способах доведения металла до расплавления вызывают различные термические циклы, обусловленные спецификой введения тепловой энергии. Таким образом каждому способу сварки присущи свои, меняющиеся в сравнительно небольшом диапазоне скорости нагрева и охлаждения. Наряду с химической активностью титановых сплавов при высокой температуре и поглощении вредных примесей характерны фазовые и структурные превращения при термическом цикле сварки, обусловленные различными скоростями нагрева и охлаждения. Детали и узлы из титановых сплавов сваривают после полного режима термической обработки. [c.328]

Основное внимание в книге уделено методам оценки изменений структуры и механических свойств сварных соединений. В соответствующих разделах кратко рассмотрены вопросы теории фазовых и структурных превращений, технологической прочности при сварке, различных видов хрупкого разрушения сварных соединений. Сформулированы критерии оценки свариваемости, на основе которых выбирают способы, технологию и режимы сварки. [c.2]

Под воздействием сварки в металле сварного соединения происходит ряд процессов образование физического контакта и металлической связи при смачивании или в процессе совместной пластической деформации, кристаллизация, диффузия, фазовые и структурные превращения, появление сварочных деформаций и напряжений. Это процессы местного характера, обусловливающие макро- и микроскопическую неоднородность состава, структуры и напряженного состояния сварного соединения по сравнению с основным металлом. Неоднородность, зависящая от физико-химических свойств основного и присадочных материалов, от способа, технологии сварки и конструкции соединения, предопределяет различную технологическую и эксплуатационную прочность и надежность сварной конструкции. [c.8]

В предлагаемом читателю труде предпринята попытка систематизировать, сравнить и критически оценить наиболее распространенные способы испытания свариваемости металлов. В связи с этим кратко рассмотрены теория технологической прочности, фазовые и структурные превращения, а также хрупкая прочность сварных соединений и сформулированы критерии оценки свариваемости, на основе которых в настоящее время принято выбирать способы и технологию сварки. [c.10]

При оценке технологической прочности по скорости охлаждения околошовной зоны следует учитывать, что влияние жесткости режимов сварки на появление холодных трещин неоднозначно и зависит от особенностей фазовых и структурных превращений сплавов. Это легко видеть на примере испытаний [c.165]

Структурные превращения металла в зоне термического влияв ия происходят в соответствии с температурой, до которой нагревается металл при сварке, и скоростью охлаждения. Участки металла, расположенные на разных расстояниях от оси сварного шва, нагреваются неодинаково. Если сопоставить кривую распределения максимальных температур с диаграммой состояния железо— углерод, позволяющей определить фазовые и структурные превращения стали с определенным содержанием углерода, то станет очевидным, что зона термического влияния неоднородна по структуре. [c.382]

ФАЗОВЫЕ II СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ПРИ СВАРКЕ. [c.153]

Образование холодных трещин при сварке в металле шва и околошовной зоны обусловлено резким изменением механических свойств и характера напряженного состояния в процессе фазовых и структурных превращений. [c.157]

Для исследования кинетики изменения механических свойств в условиях термического цикла сварки образцы с выточкой в средней части нагревают в деформирующем устройстве и при заданной температуре цикла подвергают разрыву. Эти испытания позволяют определить температурные интервалы, в которых вследствие фазовых или структурных превращений происходит резкое изменение свойств металла. [c.582]

В тех случаях, когда металл шва и околошовной зоны в процессе охлаждения претерпевает фазовые или структурные превращения, связанные с изменением его удельного объема и значительным ухудшением пластических свойств, трещины могут возникать и в области низких температур — ниже 200 °С. Подобные явления имеют место, например, при сварке закаливающихся сталей. Такие трещины называются холодными. Они могут быть поперечными (в шве, чаще в околошовной зоне), а также располагаться параллельно границе сплавления (отколы). [c.320]

Склонность металла к росту зерна. Ферритные стали весьма чувствительны к нагреву, при котором значительно укрупняется зерно феррита. Отсутствие в таких сталях фазовых или структурных превращений делает последующее измельчение зерна в процессе охлаждения невозможным. Поэтому снижается прочность, пластичность и кислотостойкость металла, а в холодном состоянии проявляется хрупкость. Рост зерен феррита, особенно интенсивный в околошовной зоне, возможен и в металле шва. Чтобы предупредить его, следует создавать тепловой режим сварки, исключающий перегрев металла. С этой точки зрения выгодны режимы с малой погонной энергией и специальные технологические приемы (сварка короткими участками, валиками малых сечений, с перерывами и т. д.). Для получения металла шва с достаточно измельченным зерном целесообразно применять сварочные материалы, содержащие элементы-модификаторы (И, А1 и др.). [c.343]

В зоне термического влияния И происходят структурные превращения с изменениями фазового состава, формы фаз и формы кристаллов, с образованием отбеленной корки, являющейся нежелательной пограничной прослойкой при всех существующих способах сварки. [c.107]

Сварные соединения, выполненные сваркой плавлением, можно разделить на несколько зон, отличающихся макро- и микроструктурой, химическим составом, механическими свойствами и другими признаками сварной шов, зону сплавления, зону термического влияния и основной металл (рис. 5.1). Характерные признаки зон связаны с фазовыми и структурными превращениями, которые претерпевают при сварке металл в каждой зоне. [c.95]

При сварке сложных сплавов эти фазовые и структурные превращения могут развиваться не только в разных, но также и в одних и тех же участках сварного соединения. В ряде случаев температурные интервалы этих превращений накладываются друг на друга, вследствие чего при изучении их кинетики нередко возникают трудности. [c.12]

При оценке свариваемости титана и выборе рациональной технологии сварки необходимо учитывать особенности фазовых и структурных превращений в околошовной зоне и их влияния на механические свойства. [c.53]

Особенность фазовых и структурных превращений при сварке по сравнению с термической обработкой заключается в том, что они протекают в неравновесных условиях сварочного термодеформационного цикла (СТДЦ), т. е. в условиях быстрого нагрева и охлаждения и одновременного развития сварочных деформаций и напряжений. Характер превращений зависит от состава сплава, максимальных температур нагрева, а их завершенность— от скоростных и деформационных параметров сварочного цикла. [c.491]

Коррозионное растрескивание в значительной мере определяется структурой материала. Так, эксперименты с монокристаллами железа и реальными сталями показали, что только поли-кристаллические материалы склонны к коррозионному растрескиванию [8, 19]. Известно, что даже незначительные загрязнения границ зерен металла, повышение концентрации дислокаций в металле и другие подобные явления понижают стойкость материалов к растрескиванию. При термической обработке и сварке деталей склонность к коррозионному растрескиванию зависит от фазовых и структурных превращений в системе Fe -С. Так, отпуск при температурах 150-400 °С (в зависимости от химического состава стали), обусловливающий образование структуры отпущенного мартенсита, повышает склонность материала к коррозионному растрескиванию [8]. В целом считается, что термодинамически менее устойчивые структуры (Miap-тенсит) более склонные к коррозионному растрескиванию, чем устойчивые отожженные. [c.42]

В Советском Союзе научные направления металловедения сварки развиваются рядом коллективов исследователей в таких ведущих организациях, как ИЭС им, Е, О. Патона АН УССР, ИМЕТ им. А. А. Байкова АН СССР, МАТИ им. К. Е. Циолковского, МВТУ им. Э. Н. Баумана, ЛПИ им, М. И. Калинина и др. Этими коллективами издан ряд трудов, в которых всесторонне рассмотрены вопросы фазовых и структурных превращений, неоднородности сварных соединений, технологической прочности, регулирования свойств и структуры и др, В этих работах заложены научные основы сварочных процессов н показаны пути управления ими. [c.5]

Холодные трещины образуются в металле шва и око лошовной зоны из-за резкого изменения механических свойств, а также характера напряженного. состояния вследствие фазовых и структурных превращений. В образовании холодных трещин при сварке сталей существенную роль играет водород, который выделяется из твер-ддго раствора в имеющиеся в металле микрообъемы (пустоты). В них выделивщийся атомарный водород соединяется в молекулы и создает в окружающем объеме металла внутреннее давление, которое образует высокое напряжение, способствующее образованию трещин при нагрузке и даже без нагрева. [c.61]

Различают термические и фазовые (структурные) внутренние напряжения, которые возникают соответственно в результате термического сжатия или расширения и фазовых превращений в твердом состоянии при наличии в теле градиента температур. Внутренние напряжения могут возникнуть практически при любой обработке, причем одна технологическая операция может привести к созданию разных по своему происхождению остаточных напряжений термических, фазовых и напряжений от неоднородной пластической деформации. Например, при горячей обработке давлением, кроме напряжений, образовавшихся из-за неоднородной пластической деформации, могут возникнуть термические, а также фазовые напряжения, если торячедеформированный сплав охлаждается ускоренно и в нем протекает фазовое превращение. При литье, сварке и закалке возникают термические и фазовые напряжения. Различные по своему происхождению остаточные напряжения алгебраически складываются и очень часто дают весьма сложные эпюры. [c.112]

При сварке полиморфных металлов и пх сплавов в шве и зоне термического влияния протекают фазовые и структурные превращения. Полной вторичной перекристаллизации подвергаются шов и околошовная зона, нагреваемая при сварке выше температуры аллотропического превращения. В условиях быстрого охлаждения в этих участках возможна закалка с образованием метастабиль-ных структур и резким снижением пластических свойств сварного соединения (мартенсит в легированных сталях перлитного и мартенситного класса, углеродистых сталях, титане, цирконии и их сплавах). В околошовной зоне вследствие высокотемпературного нагрева наблюдается перегрев и 1нтенсивны1"1 рост зерна. В этой зоне пластические Boii TBa ос Ювного металла обычно снижаются иаиболее резко, особенно в тех случаях, когда перегрев сочетается с последую-)цей закалко . [c.153]

Например, в сталях перлитного и мартенситного класса эти изменения связаны с мар-тенситным, а иногда и промежуточным превращениями в титане, цирконии и их сплавах — с гидридным превращением. Превращения этого типа сопровождаются резким изменением удельного объема (фиг. 20). Поэтому при сварке металлов и сплавов, претерпевающих фазовые и структурные превращения, развит11е напряжений первого рода обусловлено не только неравномерным нагревом и охлаждением отдельных участков сварного соединения и разницей в их теплофизических и механических свойствах, но и изменением удельного объема в процессе фазовых превращений. [c.157]

При сварке металлов и сплавов, претерпевающих фазовые и структурные превращения, в сварных соединениях развиваются напряжения первого рода, обусловленные неравномерным нагревом и охлаждением, изменением удельного объема в процессе фазовых превращений и разностью теплофизических и механических свойств отдельных участков соединения. Эти напряжения уравновешиваются в макрообъемах металла. [c.577]

При сварке в сплавах титана происходят сложные фазовые и структурные превращения. Ч)твствительность к сварочному термическому циклу выражается в протекании полиморфного превращения а <-> Р резком росте размеров зерна Р-фазы и перегреве на стадии нагрева образовании хрупких фаз при охлаждении и старении неоднородности свойств сварных соединений, зависящих от химического и фазового состава сплавов. Вследствие низкой теплопроводности и малой объемной теплоемкости титана время пребывания металла при высоких температурах значительно больше, чем для стали, что является причиной перегрева, резкого увеличения размера зерен Р-фазы и снижения пластичности титана. Превращение Р а в зависимости от состава сплава и температурно-временных условий сварки может сопровождаться возникновением стабильной а-и метастабильных а -, а"-, а -, со-, Р-фаз, а также уфэзы. а -фаза характеризуется зака- [c.128]

В справочнике с современных позиций рассмотрены теоре тические и практические аспекты сварки почти всех упомянув тых выше материалов. Прежде всего обращено внимание н прикладной хара1 тер оценки свариваемости, достаточность которой определяется из условия удовлетворения эксплуатационных свойств, требуемых от сварных соединений. Рассмотрены наиболее эффективные экспериментальные методы оценки показателей свариваемости с помощью сварочных технологических проб, специализированных машинных испытаний, сопоставления уровня механических свойств сварных соединений с требуемыми по техническим условиям. Показана возможность использования расчетных методов, подробное изложение которых из-за ограниченности объема перенесено в П1 том справочника. На основании анализа процессов металлургических взаимодействий в сварочной ванне, кристаллизации металла шва, фазовых и структурных превращений в твердом металле в условиях сварочного термического цикла трактуются результаты оценки свариваемости. Приведены принципиальные металлургические и технологические способы обеспечения достаточной свариваемости материалов. [c.16]

Холодные трещины могут возникать как в процессе остывания сварных соединений, например в интервале 500—700 °С, так и при комнатной температуре спустя некоторое время после окончания сварки. Причиной появления холодных трещин могут явиться фазовые превращения, например, в результате образования в значительных количествах о-фазы, мартенситной составляющей либо другой охрупчивающей фазы [4]. Они могут наблюдаться также в швах и околошовной зоне материалов, не претерпевающих структурных превращений, но обладающих малым запасом пластичности из-за чрезмерно высокой степени упрочнения твердого раствора. Холодные трещины в отличие от горячих могут иметь внутрикристаллитный характер. Очагами их зарождения могут быть также горячие трещины. [c.277]

При сварке высоколегированных р-сплавов возникают существенные трудности, связанные с повышенной чувствительностью к примесям — газам, спецификой фазовых и структурных превращений в сварных швах и околошовной зоне. Эти сплавы весьма чувствительны к скорости охлая дения после нагрева до высоких температур с уменьшением скорости охлаждения снижаются пластические характеристики. Оптимальные скорости охлаждения при сварке для сплавов такого типа высоки и находятся в пределах 100—500 °С/с. Наиболее перспективными для р- [c.360]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...