- •Федеральное агентство по образованию
- •Научный редактор Кащук м.Г.
- •Предисловие
- •Введение
- •Условные обозначения
- •Рдс – ручная дуговая сварка штучными электродами;
- •Оцк – объемно-центрированная кристаллическая решетка;
- •Мхн – микрохимическая неоднородность.
- •1. Классификация сталей и сплавов
- •1. По химическому составу:
- •2. По назначению в зависимости от основных свойств:
- •3. По системе легирования:
- •5. По системе упрочнения твердого раствора:
- •2. Особенности работы сварных конструкций из специальных сталей и сплавов
- •3. Влияние легирующих элементов на процессы, протекающие в сталях при сварке
- •3.1. Влияние легирующих элементов на процессы, протекающие при нагреве
- •3.2. Влияние легирующих элементов на превращения аустенита при охлаждении
- •3.3. Влияние легирующих элементов на структурные превращения при сварке
- •3.4. Влияние легирующих элементов на физические свойства сталей
- •3.5. Влияние легирующих элементов на плавление и кристаллизацию металлов и сплавов
- •3.5.1. Особенности кристаллизации сварочной ванны
- •3.6. Химическая неоднородность сварного соединения
- •3.7. Влияние режима сварки на степень химической неоднородности сварного шва
- •4. Свариваемость легированных сталей
- •4.1. Горячие трещины в сварных соединениях
- •4.1.1. Методы повышения сопротивляемости сварных соединений образованию горячих трещин
- •4.2. Холодные трещины в сварных соединениях
- •4.2.1. Способы повышения сопротивляемости сварных соединений легированных сталей холодным трещинам
- •4.3. Ламелярные трещины
- •4.4. Трещины повторного нагрева
- •4.5. Хрупкие разрушения
- •4.6. Термическая обработка сварных соединений
- •5. Сварка жаропрочных перлитных сталей
- •5.1. Трудности при сварке жаропрочных перлитных сталей
- •5.2. Технология сварки и свойства сварных соединений
- •5.3. Термическая обработка сварных соединений
- •Режим отпуска сварных соединений, выполненных дуговой сваркой
- •6. Сварка хромистых сталей
- •6.1. Общие рекомендации по сварке хромистых сталей
- •6.2. Сварка мартенситных сталей
- •4. Термообработка после сварки (табл. 12).
- •Тепловой режим сварки мартенситных сталей
- •6.2.1. Технология сварки и свойства сварных соединений
- •6.3. Сварка мартенситно-ферритных сталей
- •6.3.1. Технология сварки и свойства сварных соединений
- •6.4. Сварка ферритных сталей
- •6.4.1. Технология сварки и свойства сварных соединений
- •7. Сварка аустенитных хромоникелевых сталей
- •Химический состав коррозионно-стойких сталей
- •Химических состав некоторых жаропрочных сталей
- •7.1. Трудности при сварке хромоникелевых сталей
- •4. Поры в наплавленном металле.
- •7.1.1. Трещины в сварных соединениях
- •7.1.2. Межкристаллитная коррозия сварных соединений
- •7.1.3. Охрупчивание металла сварного соединения при эксплуатации
- •7.1.4. Поры в наплавленном металле
- •7.2. Общие рекомендации по сварке аустенитных сталей
- •7.3. Технология сварки
- •7.4. Термическая обработка
- •8. Сварка разнородных сталей
- •8.1. Образование и строение зоны сплавления
- •8.2. Образование диффузионных прослоек в зоне сплавления
- •8.3. Дефекты сварных соединений
- •8.4. Рекомендации по сварке разнородных сталей
- •9. Сварка сплавов на никелевой основе
- •9.1. Трудности при сварке никелевых сплавов
- •Химическая неоднородность металла шва
- •9.2. Технология сварки и свойства соединений
- •Приложения
- •Перечень лабораторных и практических работ
- •Темы индивидуальных докладов
- •Условное обозначение элементов в марках сталей
- •Список использованной и рекомендуемой литературы Основная литература
- •Дополнительная литература
- •Введение ……………………………………………………………... 4
3.7. Влияние режима сварки на степень химической неоднородности сварного шва
Химическая неоднородность (ХН) может быть следствием недостаточной технологической культуры выполнения работ или физической природы процесса формирования сварного соединения и свойств свариваемого металла.
В первом случае существует макронеоднородность химического состава по длине шва (отдельных его участках), вызванная колебаниями в составе свариваемых материалов (покрытии, флюсе), а также нестабильностью режима сварки и технологическими нарушениями.
Основное влияние на ХН оказывают химический состав сплава и режим сварки, главным образом скорость охлаждения и кристаллизации сварного шва. При этом возможны:
1. Зональная, или линейнаяликвация, наблюдаемая при малых скоростях охлаждения. Она обусловлена неодновременной кристаллизацией периферийной и центральной частей шва, в результате чего остающаяся жидкость оттесняется в центральную часть шва.
Наиболее вероятные места её появления – ось шва, продольные границы, образованные встречей фронтов кристаллизации. В этом случае возможно ослабление оси шва, понижаются пластические и прочностные характеристики шва.
2. Межкристаллитная, или межзереннаяликвация, характеризуемая скоплением примеси у межзеренных границ (рис. 18).
Рис. 18. Схема образования междендритной химической неоднородности |
При росте дендритов уменьшается количество жидкости, а концентрация примеси в ней возрастает настолько, что может достигнуть эвтектоидного состава. Вершины боковых ветвей дендритов почти смыкаются, заключая между собой места, обогащенные примесями. При остывании порций расплава 1, 2, 3, заключенных между дендритами, происходит усадка и дополнительное втягивание жидкости, обогащенной примесями. |
Такой механизм образования ликвационных зон может вызвать явление обратной ликвации, т. е. повышение концентрации примеси в первых кристаллизующихся слоях по сравнению со средним его соединением. Такой вид ХН проявляется при высоких Vкртолько у сплавов, имеющих большую усадку. Расплав, заключенный в объемах 1, 2, 3, может значительное время находиться в жидком состоянии. Рост дендритов приводит к "закрытию" этих объемов.
3. Внутрикристаллитная ликвация, обусловленная различной растворимостью примесей в твердой и жидкой фазах. Чем больше коэффициент распределения отличается от единицы, тем сильнее будет различаться состав кристаллитов, затвердевших первыми, от последующих.
Рассмотренные процессы возникновения ХН характерны в основном для малых скоростей охлаждения при сварке на "мягких" режимах.
Скорости охлаждения кристаллизующегося металла шва при сварке с большими g/v обусловливают достаточно интенсивное протекание диффузионных процессов, что приводит к выравниванию состава и снижает внутрикристаллическую ликвацию (рис. 19).
Рис. 19. Влияние скорости охлаждения на степень внутрикристаллитной ликвации |
При увеличении Wохл диффузионные процессы пройти не успевают и степень внутрикристаллической ликвации Сл увеличивается вплоть до максимума при W2. Дальнейшее увеличение W приводит к подавлению диффузионных процессов, но Сл уменьшается в связи с тем, что характер кристаллизации приближается к бездиффузионному процессу. |
Уменьшению ХН способствует оптимальное соотношение между шириной и глубиной шва, измельчение первичной структуры и соблюдение технологической дисциплины сварочных работ. При сварке легированных сталей, представляющих многокомпонентные сплавы, опасность возникновения ХН существенно выше, чем у углеродистых сталей.
Контрольные вопросы к главе 3
1. Как распределяются легирующие элементы между ферритом и карбидами?
2. Как влияют легирующие элементы на положение критических точек?
3. Как влияют легирующие элементы на положение С-образной кривой изотермического распада аустенита?
4. Как влияют легирующие элементы на физические свойства сталей?
5. Дайте определение критической температуры хрупкости.
6. Что влияет на кристаллизацию металла сварочной ванны?
7. Как можно регулировать первичную структуру сварного шва?
8. Как влияет режим сварки на степень внутрикристаллической ликвации?