Технология конструкционных материалов. Часть I. Материаловедение. Гордиенко В Е - 17 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГАСУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

32 33
1
2 2
3 3
4 4
Рис. 4.1. Строение стыкового сварного соединения:
1 – металл шва; 2 – зона сплавления; 3 – зона термического
влияния; 4 – основной металл
1. Особенности структурообразования металла шва
при сварке плавлением
При сварке плавлением под воздействием источника теплоты рас-
плавляются кромки основного (свариваемого) металла и электродный
металл, подаваемый в сварочную ванну, а также покрытие или флюс.
Плавление происходит в зоне сварки – плавильном пространстве, кото-
рое перемещается вместе с источником теплоты. Плавильное простран-
ство, или сварочная ванна
, условно может быть разделено на две части:
головную и хвостовую. В головной части происходит плавление, а в хво-
стовой – кристаллизация металла и формирование шва.
В отличие от кристаллизации слитка для кристаллизации металла
сварочной ванны характерны следующие условия:
незначительный объем расплавленного металла;
быстрый локальный нагрев металла источником теплоты и быст-
рое его охлаждение;
наличие подвижного температурного поля, создаваемого источ-
ником теплоты, вследствие чего средняя скорость кристаллизации в пер-
вом приближении равна скорости сварки.
По сравнению с основным металлом сварной шов имеет типичную
структуру литого металла, быстро затвердевшего в условиях интенсив-
ного отвода теплоты. Литой металл, как правило, уступает прокатному
или кованому по своим пластическим
и вязким свойствам, так как имеет
более крупнозернистую структуру. Однако в отличие от слитков сварной
шов обычно содержит меньше N
2
, S, Р и С, имеет меньшие зональную и
внутрикристаллическую ликвации. Кроме того, из-за особенностей пер-
вичной кристаллизации металл шва имеет более мелкозернистую струк-
туру. В большинстве случаев сварные швы из малоуглеродистой и низко-
легированной сталей обладают высокими механическими свойствами
даже без дополнительной термической обработки. Микроструктура ме-
талла шва зависит, главным образом,
от условий первичной кристалли-
зации, которая во многом определяет его свойства.
Переход металла сварочной ванны из жидкого состояния в твердое
называется первичной кристаллизацией. Процесс затвердевания представ-
ляет собой рост кристаллов в результате присоединения к их поверхнос-
ти атомов из окружающего расплава.
Для большинства сварных швов характерна столбчатая структура.
Рост столбчатых кристаллов
в сварочной ванне начинается от частично
оплавленных зерен основного металла. На них, как на своеобразной под-
кладке, начинают свой рост первичные кристаллы, количество которых
ограничено. Кристаллы развиваются нормально к поверхности охлаж-
дения, в направлении, обратном отводу тепла, – в глубь жидкого металла
ванны. В результате они приобретают столбчатую форму (рис. 4.2).
Металл шва
Основной металл
Рис. 4.2. Схема роста кристаллов от границы сплавления
в сварочной ванне
Размеры столбчатых кристаллов зависят также от способа и режи-
мов сварки. Снижение температуры ванны и длительности пребывания
металла в жидком состоянии способствует образованию крупных крис-
таллов.
Рост столбчатых кристаллов способствует уда ле нию из расплавлен-
ного металла газов и шлаковых включений. Поскольку температура кри-

Страницы