Структура, свойства металла шва и зоны термического влияния

Структура, свойства металла шва и зоны термического влияния [c.264]

Общая протяженность околошовной зоны при газовой сварке в зависимости от толщины металла составляет примерно от 8 до 28 мм. Для улучшения структуры и свойств металла шва и зоны термического влияния, выполненных газовой сваркой, применяют горячую проковку металла шва, термообработку нагревом сварочной горелкой и общую термообработку сварного изделия нагревом в печах и медленным охлаждением. [c.218]

Рядом со швом в основном металле под действием тепла, распространяющегося из зоны сварки, происходят структурные изменения (зона термического влияния). Таким образом сварное соединение, т.е. металл шва и зоны термического влияния характеризуется разнообразием структур и значит и свойств. Последующая термическая обработка позволяет уменьшить это различие. [c.8]

Процесс образования сварных швов сопровождается нагревом и расплавлением присадочного металла и свариваемых кромок, их совместной кристаллизацией и охлаждением, нагревом и охлаждением основного металла в зоне термического влияния. При этом в зависимости от режимов и технологических особенностей сварки и термообработки структура металла шва и зоны термического влияния будет различной. Соответственно будут отличаться их свойства и химический состав. Изучение структурных составляющих металла различных зон сварных соединений производится при металлографических исследованиях, которые помогают выявить изменения, происходящие в металле при различных режимах сварки и термообработки. [c.159]

При сварке плавлением сварные соединения имеют два ярко выраженных участка закристаллизовавшийся металл шва и зону термического влияния в основном металле. При сварке давлением в твердой фазе обнаруживается только вторая зона. При этом роль пластической деформации в формировании структуры и свойств сварных соединений настолько возрастает, что эту зону более правильно называть зоной термомеханического влияния. [c.12]

Для уменьшения деформаций применяют также предварительный подогрев свариваемой детали. В этом случае разность между температурой сварочной ванны и температурой всей детали уменьшается, и, следовательно, будут уменьшаться деформации от нагрева в процессе сварки. Данный способ нашел широкое применение при ремонте изделий из чугуна, алюминия, бронзы, высокоуглеродистых и легированных сталей. Изделий подогревают в специальных горнах, печах, индукторах. В некоторых случаях рекомендуется проковывать шов. Проковку проводят как в горячем, так и в холодном состоянии. Проковка металла шва улучшает механические свойства наплавленного металла и в значительной степени уменьшает усадку. Кроме того, для снятия возникших при сварке напряжений и улучшения структуры металла шва и зоны термического влияния применяют термическую обработку. [c.120]

В сварных соединениях возникают участки (металл шва и зоны термического влияния) с иными механическими свойствами, чем у основного металла. Отличия обусловлены иным химическим составом металла шва и его структурой по сравнению с основным металлом. В зонах термического влияния могут происходить глубокие изменения вследствие ослабления границ зерен в результате перегрева, дисперсионного упрочнения этих зон в процессе действия рабочих температур. [c.180]

Наиболее часто встречается неоднородность свойств сварного шва, зоны термического влияния и основного металла, обусловленная различием структур, величин зерен и т. д. Наиример, нри сварке углеродистых и легированных сталей вследствие значительных скоростей охлаждения, характерных для процесса сварки, металл закаливается в зоне термического влияния (рис. V.63). Закаленная зона 3 имеет более высокую твердость и пониженную пластичность, чем основной металл 3 и сварной шов J. [c.346]

Сварные соединения высокопрочных сталей, как правило, обладают пониженной конструктивной прочностью. Это вызвано более низкими прочностными свойствами металла шва и околошовной зоны в результате потерь некоторых легирующих элементов, литой структуры и образования структур перегрева. Технологически возможно путем легирования металла шва повысить его свойства до уровня основного. Значительно труднее повысить свойства металла в зоне термического влияния. Основной металл, примыкающий к зоне сплавления, нагревается до весьма высоких температур, близких к температуре плавления. Такой нагрев приводит к образованию структур перегрева. Высокопрочные стали, нагретые до температур, близких к ликвидусу, после охлаждения теряют свои механические свойства, в особенности по показателям пластичности. Последующая термическая обработка не восстанавливает полностью свойств металла в зоне перегрева. [c.15]

Свойства сварного соединения определяются как свойствами металла шва, так и изменившимися свойствами основного металла, расположенного в зоне термического влияния. Изменение структуры и свойств происходит в зависимости от степени нагрева, выдержки при этих температурах и от скорости охлаждения. При сварке низкоуглеродистых сталей различают определенные структурные участки в зоне термического влияния (см. рис. 12). [c.24]

Механические свойства сталей и сплавов определяются их химическим составом, структурой и отсутствием или наличием различного типа дефектов. Вьппе бьши рассмотрены основные типы и виды дефектов, характерные для сварных соединений. В настоящем разделе остановимся на рассмотрении ряда особенностей, связанных с неоднородностью химического состава и структуры сварных соединений, которые определяют механические характеристики металла шва, зоны термического влияния, зоны сплавления и других локальных участков. При этом необходимо иметь в виду, что развитие дефектов происходит именно в данных участках, а работоспособность сварных соединений определяется комплексом сложных процессов, связанных с механическими характеристиками металла различных зон, геометрическими размерами последних, видом и условиями нагружения, типом дефекта и др. [c.13]

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]

Сварочные материалы, режимы сварки. Большое влияние на свойства соединений оказывают химический состав наплавленного металла, структура металла шва и термическая зона. [c.252]

Зона термического влияния представляет собой участок основного металла, структура и свойства которого изменились в результате нагрева при сварке термически упрочненной стали. Ширина ЗТВ составляет примерно 6. .. 8 мм и достаточно четко видна на макроструктуре поперечного сечения сварного соединения в виде затемненной рельефной полоски, примыкающей к сварному шву с двух сторон (см. рис. 1.8). Ширина этой зоны уменьшается в направлении от корневой к верхней части поперечного сечения шва, что вызвано неодинаковыми тепловыми условиями при сварке многослойных швов. [c.35]

Наиболее существенные изменения структуры и свойств основного металла при сварке происходят в сплавах с полиморфным превращением (второй и третий виды), а в металле щва — также и при кристаллизации. При сварке сплавов без полиморфного превращения структура и свойства сварных соединений определяются в основном превращениями первого н четвертого видов. Значительную и, как правило, отрицательную роль во всех случаях играют процессы развития неоднородностей, физической (рост зерна, огрубление тонкой структуры) и химической (макро- и микроскопическая ликвация в металле шва, сегрегация легирующих элементов и примесей в металле зоны термического влияния, диффузионное перераспределение их между разнородными фазами при частичном расплавлении или в твердом состоянии в температурном интервале неполного превращения и т. д.) [2]. При сварке плавлением эти процессы вследствие высокотемпературного нагрева получают значительно большее развитие, чем при сварке давлением в твердой фазе. [c.11]

Наиболее часто встречается неоднородность свойств сварного шва, зоны термического влияния и основного металла, обусловленная различием в структуре, величине зерна [c.365]

Главные трудности при сварке высокопрочных низколегированных сталей связаны с необходимостью предотвратить образование в металле зоны термического влияния и металле шва холодных трещин, а также структур, резко снижающих сопротивляемость сварных соединений хрупкому разрушению. Решение данной задачи усложняется тем, что требуемые эксплуатационные и технологические свойства сварные соединения должны приобретать в состоянии после сварки без дополнительной термообработки. [c.12]

Структурные изменения основного металла в зоне термического влияния шва незначительно отражаются на механических свойствах малоуглеродистой стали при сварке ее любыми способами. Однако при сварке некоторых конструкционных сталей в этой зоне образуются закалочные структуры, которые резко снижают пластические свойства сварных соединений и часто являются причиной образования трещин. [c.259]

От химического состава и структуры наплавленного металла, режимов сварочного процесса, наличия дефектов в металле шва зависят его механические свойства. Кроме механических свойств металла шва, во многих случаях надо определить и механические свойства сварного соединения в целом. При этом сравнивают прочность металла шва с прочностью основного металла и металла зоны термического влияния. Наплавленный металл часто является слабым местом сварного соединения. Для практической проверки квалификации сварщиков обязательным является испытание стыковых соединений на растяжение и изгиб. При сварке ответственных изделий изготовляют контрольные образцы, результаты испытаний которых являются критерием качества сварки. [c.475]

Сварное соединение можно разделить на три основные зоны, имеющие различные микроструктуры А — зона основного металла, Б — зона термического влияния, В — зона иеталла шва (рис. 38). Металл шва (наплавленный металл) пмеет структуру литой стали. Зоной термического влияния называют прилегающий к шву участок основного металла (околошовная зона), в котором произошли структурные фазовые превращения (изменение формы и размера зерен) вследствие нагрева в процессе сварки, до температуры выше критической (723°С). При ручной дуговой сварке штучными электродами ширина зоны термического влияния составляет 3—6 мм. Обычно зона термического влияния имеет низкие механические свойства, поэтом у качество сварного соединения частично определяется свойствами и протяженностью зоны термического влияния. [c.84]

Сварка яа этих режимах обеспечивает полный провар корня шва с хорошим его формированием, отсутствие трещин, несплаалений, шлаковых включений и газовых пор в сеченин шва, мелкозернистую структуру металла шва и зоны термического влияния, а также высокие механические свойства сварного соединения. Кроме того, автоматическая сварка автоопрессовкой позволяет отказаться от применения дефицитных качественных электродов, заменить высококвалифицированных сварщиков операторами и повысить производительность сборочно-сварочных работ. Поэтому этот метод перспективен для сварки стыков труб поверхностей нагрева с толщиной стенки до 4 м.м, главным образом для сварки стыков труб водяных экономайзеров, в которых в процессе эксплуатации образуется наибольшее коли-, чество свищей. [c.396]

Механические свойства металла шва и сварного соединения зависят от его структуры, которая определяется химическим составом, режимом сварки и предыдущей и последующей термической обработкой. Как правило, при сварке низкоуглеродистых сталей металл шва и зона термического влияния (ЗТВ) имеет феррритно-перлитнзто или сорбитообразную структуру. [c.13]

Предварительная термическая обработка заключается в отжиге (полном, изотермическом или низкотемпературном — смягчающем) и применяется в том случае, если сварке подвергают неоднородный металл, имеющий внутренние напряжения. Сопутствующая сварке термическая обработка заключается в подогреве, осуществляемом до сварки, во время сварки и после сварки (выравнивающий нагрев) с последующим замедленным охлаждением. Последующая после сварки (окончательная) термическая обработка проводится для улучшения структуры сварного шва и зоны термического влияния и получения необходимых механических свойств. Наиболее полно это достигается закалкой с отпуском по обычному для данной стали режиму. Например, после термической обработки сварного соединения из стади ЗОХГСА по режиму закалка в масле от 880° С, отпуск при 850° С, механические свойства шва и околошовной зоны получаются такие же, как свойства основного металла. Микроструктура шва и основного металла одинакова — троостосорбит. Если детали перед сваркой были термически обработаны (закалены и отпущены), то после сварки целесообразно производить их отпуск при температуре отпуска предварительной термической обработки. [c.220]

Повышение коррозионной стойкости швов в морской воде достигается использованием электродной проволоки марки Св-08ХГ2С. Структура и свойства металла шва и околошовной зоны на низкоуглеродистых и низколегированных сталях зависят от марки использованной электродной проволоки, состава и свойств ОСЕОВПОГО металла и режима сварки (термического цикла сварки, доли участия основного металла в формировании шва и фо])мы шва). Влияние этих условий сварки и технологические рекомендации примерно такие же, как и при ручной дуговой сварке и сварке под флюсом. [c.226]

Сила тока при сварке подбирается в каждом отдельном случае, экспериментально в зависимости от толщины металла я диаметра электродов так, чтобы разогрев стали был минималь ным, а скорость охлаждения шва и зоны термического воздействия — максимальной. Процесс сварки следует вести возможно быстрее, не задерживая электрода, так как при длительнол нагреве сталь ухудшает свои противокоррозийные свойства-Увеличение скорости сварки сопровождается измельчением первичной структуры швов, благоприятно сказывающейся на их коррозионной стойкости. Скорость охлаждения оказывает влияние Нс1 характер первичной кристаллизации и на полноту выделения избыточной фазы по границам зерен аустенита. Чем медленнее остывает сварной шов, тем большее количество избыточной фазы выпадает по границам зерен. При этом сварку необходимо выполнять короткой дугой, так как при длинной дуге образуются поры в сварных швах и сильно выгорают ле,-гируюшие элементы, что может снизить качество швов и также уменьшить сопротивление коррозии. [c.101]

По мере увеличения содержания углерода и стали или легирующих элементов повышается чувствительность такой стали к температурному режиму сварки или наплавки. Углерод и почти все легирующие примеси при охлаждении стали замедляют процесс распада ауетенита. Первое место в этом отношении принадлежит углероду, а затем по убывающей степени располагаются хром, молибден, ванадий, марганец, медь, никель, кремний и др. В зависимости от количества этих элементов и скорости охлаждения стали в зоне термического влияния возможно образование смешанной структуры феррит—перлит— мартенсит или даже только структуры мартенсита. Таким образом, в зоне термического влияния появляются небольшие участки металла с различными механическими свойствами, разными коэффициентами линейного и объемного расширения. В результате металл этой зоны оказывается в условиях сложного напряженного состояния. Степень напряженности зависит от характера и объема структурных превращений в зоне термического влияния, от величины усадки металла шва, пластичности металла, жесткости изделия. [c.248]

Было установлено, что основной металл разрушенной трубы по химическому составу соответствовал техническим условиям, однако имел пониженную ударную вязкость (при 0°С — 4,05 кгм/см , а при минус 40°С — 3,3 кгм/см , тогда как техническими условиями регламентируются значения не менее 8 и 3,5 кгм/см соответственно). Металл продольных заводских швов по химическому составу также соответствовал требованиям технических условий, а по механическим свойствам (особенно металл ремонтных швов) имел недопустимо высокое временное сопротивление разрыву (до 750 МПа при максимально допустимых по техническим условиям 690 МПа) и низкую пластичность (относительное удлинение для ремонтных швов составляло 2,9% при минимально допустимых 18%, а ударная вязкость при температурах 0 и минус 40°С — 1,45 и 0,69 кгм/см соответственно. В заводских продольных швах имелось много микропор и мелких шлаковых включений, являющихся источниками зарождения микротрещин, величина которых, однако, соответствовала техническим условиям. Металл поперечного монтажного шва содержал хрома на 0,18% больше верхнего допустимого предела и имел неудовлетворительные характеристики пластичности (ударная вязкость при температуре 0°С — 4,96 кгм/см а при минус 40 С — 1,36 кгм/см ). В связи с повышенной чувствительностью стали 14Г2САФ к перегреву в заводских продольных ремонтных швах и поперечных автоматических монтажных швах присутствовали участки металла с крупными ферритными зернами, а в зоне термического влияния — участки с мартенситной структурой. Эти участки металла имели низкую стойкость к коррозионному растрескиванию. [c.59]

Трубы с наплавленными поверхностями кромок подвергаются термообработке (обычно отпуску) с целью восстановления свойств зоны термического влияния перлитной стали и смягчения переходных структур зоны сплавления перлита с аустенитом. При сварке аустенитными электродами с повышенным содержанием никеля, шов, как правило, имеет полностью аустенитную структуру с круп-нодендритиым строением. В результате этого металл шва в процессе кристаллизации, в большей мере чем металл шва с аустенитно-ферритной или аустенитно-карбидной структурой, склонен к образованию горячих трещин и надрывов [1]. [c.409]

Трещины, причины образования их и методы борьбы с ними. При сварке сталей с повышенным содержанием углерода в низколегированных конструкционных сталях часто появляются трещины в шве и в зоне термического влияния. К основным причинам, вызывающим появление трещин, относятся а) образование вследствие больших скоростей охлаждения закалочных зон со структурой мартенсита, обладающих низкими пластическими свойствами и повышенной твёрдостью б) повышенное содержание серы в наплавленном металле при малом содержании марганца (Липецкий) [20] в) повышенное содержание в наплавленном металле кремния (Шеверницкий и Слуцкая) [40] г) различие коэфициента усадки малоуглеродистого наплавленного металла и высокоуглеродистого или легированного основного д) неравномерность остывания валика в соединениях внахлёстку и втавр, в которых корень валика охлаждается медленнее, чем концы катетов, прилегающих к гипотенузе е) усадочные напряжения, возникающие при сварке ж) дефекты сварного шва — наличие непроваров, шлаковых включений и пористости. [c.428]

Для борьбы с образованием трещин могут быть рекомендованы мероприятия как конструктивного характера (максимальное сокращение нахлёсточных и тавровых соединений за счёт преимущественного применения стыковых, правильное расположение швов и т. п.), так и технологического. К числу последних относятся а) тщательная подготовка металла к сварке б) подогрев металла перед сваркой (температура подогрева зависит от химического состава стали и для большинства марок углеродистых и низколегированных сталей колеблется в пределах 150—260° С) в) применение качественных электродов и кондиционных компонентов обмазок г) правильный подбор диаметра электрода, силы тока, скорости сварки, слойпости и калибра шва д) теплоизоляция металла (изоляция асбестом особенно тонких листов 8 <11,5 мм) равносильна подогреву их до 400° С е) медленное охлаждение после сварки ж) последующая термообработка — отжиг, который снимает закалочную структуру, понижает твёрдость зоны термического влияния и улучшает пластические свойства. [c.428]

Как видно из данных табл. 6.7 и рис. 6.5 скорость охлаждения для низкоуглеродистых сталей оказывает большое влияние на их механические свойства. При повышении содержания марганца это влияние усиливается. Поэтому даже при сварке горячекатаной низкоуглеродистой стали марки СтЗкп при указанных выше условиях не исключена возможность получения в сварном соединении закалочных структур. Если сталь перед сваркой прошла термическое упрочнение - закалку, то в зоне термического влияния шва на участках рекристаллизации и старения будет наблюдаться отпуск металла, т.е. снижение его прочностных свойств. Уровень изменения этих свойств зависит от погонной энергии, типа сварного соединения и условий сварки. [c.266]

Особенностями металлургических процессов при сварке плавлением являются весьма высокие температуры и кратковременность всех процессов. На рис. 153 показана структура зоны влияния (строение сварного шва) после затвердевания и распределение температуры в малоуглеродистой стали в зоне термического влияния. Наплавленный металл 1 (участок 0—1) имеет столбчатое (дендритное) строение, характерное для литой стали при ее медленном затвердевании. Если наплавленный металл или соседний с ним участок 1 был сильно перегрет, то при охлаждении на участке 2 зерна основного металла (низкоуглеродистой стали) имеют игольчатую форму, образуя грубоигольчатую структуру. Этот участок имеет крупнозернистую структуру и обладает наибольшей хрупкостью и весьма низкими механическими свойствами. На участке 3 температура металла не превышает 1000° С. Здесь имеет место нормализация, структура получается мелкозернистой с повышенными механическими свойствами по сравнению с основным металлом. На участке 4 происходит неполная перекристаллизация стали, так как температура нагрева находилась между критическими точками Ас1 и Асз. На этом Участке наряду с крупными зернами феррита образуются и мелкие зерна феррита и перлита. [c.338]

Наиболее часто встречается неоднородность свойств хварного шва, зоны термического влияния и основного металла, обусловленная различием в структуре, величине зерна и другими причинами. Так, например, при сварке углеродистых и легированных сталей вследствие значительных скоростей охлаждения, характерных для процесса сварки, происходит закалка металла в зоне термического влияния (рис. 197). Закаленная зона 2 имеет более высокую твердость и пониженную пластичность по сравнению с основным металлом 3 и сварным швом /. [c.421]

Сталь применяют после прокатки и не подвергают термической обработке после сварки. В этом состоянии обычно используют малоуглеродистые стали и некоторые простейшие строительные низколегированные стали, не подверженные сколько-нибудь существенной закалке при сварке. Свойства сварных соединений таких сталей в основном определяются степенью развития рекристаллизации и огрубления структуры околошов-ной зоны и шва. Режимы их сварки выбирают по скорости охлаждения ха о внутри некоторого оптимального интервала Дшопт, который обычно устанавливают по данным валиковой пробы [4, с. 141—160 7] таким образом, чтобы ударная вязкость в зоне термического влияния при отрицательных температурах была не ниже 0,3 Мдж1м (3 кГ м1см ). При этом в основном металле должно ограничиваться содержание газов (<0,005% О, <0,005% N и <0,0005% Н) в противном случае возможно старение и снижение сопротивления хрупкому разрушению. Для предупреждения образования горячих трещин в этих сталях ограничивают содержание серы и некоторых других вредных примесей соотношение между количеством марганца и серы определяется содержанием углерода - [c.41]

С. Это соответствует температуре 1510— 1480°С. После окончания первичной кристаллизации металл приобретает аустенитную структуру в пределах первичных столбчатых кристаллитов. При дальнейшем понижении температуры структурные изменения в стали не наблюдаются (для низкоуглеродистой стали) до 850—900 °С, после чего начинаются последующие структурные изменения, называемые вторичной кристаллизацией. В металле шва и прилегающем к нему основном металле они проходят также в небольшом температурном интервале, начиная примерно с 850— 900 С до 723 ° С, после чего сталь приобретает постоянную микроструктуру (исследованную под микроскопом). Металл шва, осбенно многослойного, характерен мелкозернистой структурой и равномерным распределением зерен феррита (Fe, содержащего не более 0,07 % С) и перлита (раствор карбида железа в Fe). Прилегающий к шву участок основного металла, не подвергавшийся расплавлению, структура и свойства которого изменились в результате нагрева при сварке или наплавке, называют зоной термического влияния при сварке. Эта зона - имеет несколько участков с различной структурой и свойствами (рис. 9.6) [c.124]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...