Составители:
8 9
2. Формирование структуры металла в зоне
термического влияния сварных соединений
Зона термического влияния является обязательным спутником свар-
ного шва при всех способах сварки плавлением и давлением, кроме хо-
лодной сварки. Эта зона охватывает основной металл, не расплавляю-
щийся в процессе сварки и сохраняющий неизменным свой химический
состав, но изменивший свою структуру и механические
свойства вслед-
ствие нагрева и охлаждения (термообработки) в процессе сварки.
Прочность сварного соединения и его эксплуатационные свойства
во многом зависят от структурных изменений, которые происходят в ЗТВ.
Строение и размеры ЗТВ зависят от химического состава и теплофизи-
ческих свойств свариваемого металла, мощности источника теплоты,
степени его концентрированности, скорости движения и других
факто-
ров. Ширина ЗТВ меняется от 1…3 мм при ручной дуговой сварке
до 20 мм и более при электрошлаковой сварке.
Термический цикл любой точки металла сварного соединения ха-
рактеризуется максимальной температурой нагрева, длительностью на-
грева до определенной температуры и скоростью охлаждения. Для ЗТВ
характерно неравномерное распределение максимальных температур
нагрева (рис. 1.4).
Т,
о
С
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
τ, с
2 4
1
3
Рис. 1.4. Термический цикл при сварке плавлением:
1, 2, 3, 4 – точки, в которых измерялась температура
Результат теплового воздействия на металл в ЗТВ зависит от его
отношения к термообработке. В зависимости от способа и погонной энер-
гии сварки возможны два предельных случая:
1) закалка – при быстром охлаждении – с образованием твердых
и хрупких структур и возникающих при этом значительных по величине
напряжений;
2) перегрев – при медленном охлаждении, – характеризующийся
чрезмерным ростом зерна
и снижением пластических и вязких свойств
металла.
Оценить общий характер возможных превращений, протекающих
в ЗТВ при сварке низкоуглеродистых сталей, можно по диаграмме желе-
зо–цементит, а при различных скоростях охлаждения – по термокинети-
ческим диаграммам распада аустенита, которые построены для большин-
ства марок углеродистых и легированных сталей. Скорость охлаждения
обычно оценивается в интервале
температур наименьшей устойчивости
аустенита (500…550 °С). При малых скоростях охлаждения, соответству-
ющих электрошлаковой и ванной сварке, превращение аустенита приво-
дит к формированию структуры, состоящей из феррита и перлита.
При средних скоростях охлаждения (автоматическая сварка под флюсом)
в зависимости от марки стали образуются перлит и бейнит или бейнит
и мартенсит с небольшим количеством
феррита. При скорости охлажде-
ния выше критической образуется только мартенсит. Мартенситное пре-
вращение сопровождается увеличением объема стали и возникновением
больших напряжений, которые могут вызвать разрушение металла.
В подобных случаях приходится принимать специальные меры к улуч-
шению структуры металла ЗТВ и предотвращению образования мартен-
сита. Эти меры сводятся к изменению теплового режима
в процессе свар-
ки, выбору рациональной формы разделки кромок под сварку и последу-
ющей термообработке.
На рис. 1.5 показана схема структур, образующихся в зоне терми-
ческого влияния при сварке стыкового соединения из малоуглеродистой
стали за один проход.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- …
- следующая ›
- последняя »
