Сварка разнородных сталей

Листать книгу

Страницы: ... ... ...

Напряжения в зоне сплавления разнородных сталей и пути их снижения ПООптимальный состав высоконикелевого сплава для сварки разнородных сталей и созданные на его основе сварочные материалы
...
Рассмотрены трудности многослойной сваркн аустеннтными проволоками в защитных газах, которая может быть широко нсполь-аована при изготовлении комбинированных конструкции, и даны рекомендации по нх преодолению
...
Однако при этом приходится сваривать стали, отличающиеся одна от другой своими физико-химическими свойствами, в результате чего получить качественное и надежно работающее в особых условиях сварное соединение довольно трудно
...
Сварка высоколегированных сталей со средне- или низколегированными составила самостоятельную проблему, являющуюся одной из наиболее сложных проблем современной сварочной науки и техники, над решением которой длительное время работают многие исследователи как в нашей стране, так и за рубежом
...
Этому способствует непрерывное появление новых данных, использование которых позволяет сваривать стали, отличающиеся химическим составом и физическими свойствами
...
В ней изложены результаты исследований, проведенных автором и другими специалистами с целью уточнения и дальнейшего развития представлений о природе явлений, осложняющих сварку разнородных сталей, а также изыскания способов предотвращения этих явлений
...
На основе анализа возможных способов сварки разнородных сталей определен способ, который рекомендуется как основной, установлены требования к сварочным материалам, предназначенным для изготовления комбинированных конструкций
...
Области применения комбинированных конструкций и возможное сочетание в них разнородных сталейЦелесообразность изготовления конструкций, комбинированных из разнородных сталей, определяется взможными областями их эффективного использования и типом сочетаемых в них сталей
...
Это объясняется тем, что на входе в турбину целесообразно использовать более высокие параметры пара или газа, что повышает КПД энергетической установки, т
...
Это так называемые композитные диски, представляющие собой обод из аустенитной стали, приваренный к центральной части, изготовленной из теплоустойчивой перлитной стали (рис
...
Из-за высокой начальной температуры используемого газа периферийная часть диска нагревается выше 600° С, и силу чего она должна быть изготовлена из высоколегированной стали
...
Однако при этом приходится сваривать стали, отличающиеся одна от другой своими физико-химическими свойствами, в результате чего получить качественное и надежно работающее в особых условиях сварное соединение довольно трудно
...
При такой конструкции цилиндра наружная его стенка (наружный цилиндр) подвергаетсявоздействию умеренных температур и поэтому может быть изготовлена из перлитной стали
...
В этом случае^от-надает необходимость соединять разнородные стали в пароперегре-иателе и применять десятки тысяч сварных соединений, качественное выполнение которых представляет довольно сложную задачу
...
Однако такая конструкция пока не получила распространения, так как изготовляемые в настоящее время из аустенитной стали толстостенные паропроводные трубы в условиях длительной работы при высоких температурах оказались склонными к локальному разрушению по околошовной зоне, природа и причины образования которого, несмотря на большое количество проведенных исследований, еще не установлены
...
В перспективе при использовании других теплоносителей или дополнительного перегрева пара не исключена возможность комбинированного изготовления и этого контура
...
Варианты комбинированного изготовления из разнородных сталей:а — роторов турбокомпрессоров для наддува двигателей внутреннего сгорания; б — валов специальных электродвигателей
...
У многих из них теплоноситель внутри труб является агрессивной средой или имеет высокую температуру, поэтому трубы изготовляются из высоколегированной стали
...
Продукт межтрубного пространства в этих аппаратах часто бывает таким, что трубные доски (решетки) и корпус можно изготовлять из обычной углеродистой или низколегированной стали
...
Здесь в целях экономии к корпусу, изготовляемому во многих случаях из нержавеющей стали, привариваются различного рода наружные элементы (фланцы, рубашки, холодильные трубы, опоры, упорные скобы, упорные кольца и др
...
Непрерывный рост потребности в нефтепродуктах, значительное расширение их ассортимента и дальнейшее повышение требований к качеству этих продуктов вызвали необходимость совершенствования существующих и создания новых, более эффективных процессов переработки нефти, в результате чего во многих случаях нефтеперерабатывающее оборудование приходится использовать в условиях низких (минус 50—100° С) и высоких (850—900° С) температур
...
Кроме того, почти все нефти, поступающие на переработку, содержат вещества и соединения, вызывающие коррозию металлических изделий, которая снижает качество не только оборудования, но и получаемого продукта, поэтому для изготовления нефтеперерабатывающего оборудования широко используются нержавеющие стали
...
К ним относятся прежде всего реакторы термического каталитического риформинга и регенераторы установки каталитического крекинга, где к корпусу из углеродистой или низколегированной стали привариваются внутренние детали и устройства (защитные кожухи, кольца от-парной зоны и др
...
В современном оборудовании для переработки нефти комбинированными являются также ректификационные тарелки, отдельные элементы которых изготовляются из высокохромистых сталей
...
Такие конструкции применяются и в змеевике-реакторе трубчатых печей, которые широко распространены в нефтеперерабатывающей промышленности, являясь основным агрегатом в установке для пиролиза нефтяных фракций и основной частью многих аппаратов, применяемых при других процессах переработки нефти и ее продуктов
...
Целесообразно применять биметалл для корпусов ядерных реакторов, которые в настоящее время изготовляются из низко- или среднеле-1ированной стали с облицовкой внутренней поверхности нержавеющим металлом
...
В соответствии с принятой в настоящее время технологией сварки биметалла основной (несущий) слой его заваривается с применением сварочных материалов, образующих шов нз углеродистого или низколегированного металла, плакирующий (защитный) слой сваривается с получением в шве высоколегированного металла, удовлетворяющего требованиям, предъявляемым к этому слою
...
Такие изделия широко применяются в атомной энергетике (наплавка внутренней поверхности корпуса реактора), а также в химической и нефтеперерабатывающей промышленности, где защитный слой наплавляется на те поверхности массивных литых или кованых деталей и фланцев из проката, которые соприкасаются с агрессивной средой
...
Особую группу конструкций, которые можно отнести к комбинированным из разнородных сталей, составляют изделия из закаливающихся сталей, сваренные аустенитными электродами
...
Чтобы предотвратить образование этих трещин, сварку закаливающихся сталей необходимо производить с предварительным, а иногда и сопутствующим подогревом, а изделия из закаливающихся сталей после сварки подвергать отпуску
...
Однако такая технология значительно усложняет выполнение сварочных работ, а кроме того, подогрев свариваемого изделия и его термообработку в ряде случаев осуществить трудно или вовсе невозможно
...
Отмеченные недостатки явились причиной новых поисков, в результате которых было установлено, что применение еварочных материалов, обеспечивающих аустенитную структуру металла шва, даст возможность сваривать закаливающиеся стали без трещин, не прибегая к подогреву и последующей термообработке
...
Применение аус-тенитных электродов вызвано тем, что термообработка этой стали, необходимая при сварке ее неаустенитными электродами, должна выполняться при довольно жестких условиях
...
При нагреве этой стали выше критической температуры охлаждение должно быть медленным, чтобы не превысить критическую (вызывающую закалку) скорость, которая у стали Х5М очень мала
...
В связи с этим их следует изготовлять из легированных сталей большой толщины, сварку которых необходимо производить с предварительным подогревом и последующей термической обработкой
...
По этой причине все чаще поднимается понрос о применении сварочных материалов, обеспечивающих получение аустенитного металла шва, с тем чтобы исключить предварительный подогрев и последующую термообработку
...
Особенности сварки разнородных сталейСварка разнородных сталей имеет свои специфические особенности, обусловленные необходимостью получения сварных соединений, способных работать в особых условиях
...
Возникают эти трещины, как правило, в том случае, если в комбинированной конструкции используются стали, склонные к закалке: высоколегированные мартенситные или низко- и среднелегированные перЛИТНБЮ
...
В большинстве случаев, особенно когда в качестве специальной стали используется аустенитная, сварка производится с применением материалов, обеспечивающих высоколегированный металл шва, который весьма склонен к образованию горячих трещин
...
При сварке сталей, склонных к закалке, в околошовной зоне вследствие образования мартенсита, обладающего из всех структурных составляющих наибольшим удельным объемом, возникают структурные напряжения, которые вызывают микротрещины
...
Под действием сварочных напряжений микротрещины развиваются и переходят в макротрещины, наблюдаемые при изготовлении сварного соединения или в процессе его эксплуатации
...
Особенности сварки разнородных сталейСварка разнородных сталей имеет свои специфические особенности, обусловленные необходимостью получения сварных соединений, способных работать в особых условиях
...
Возникают эти трещины, как правило, в том случае, если в комбинированной конструкции используются стали, склонные к закалке: высоколегированные мартенситные или низко- и среднелегированные перЛИТНБЮ
...
Резкое падение растворимости водорода в феррито-перлитном металле шва при фазовом превращении последнего приводит к диффузии этого элемента в околошовную зону, где в это время, вследствие большей легированности свариваемого металла по сравнению с металлом шва, сохраняется еще аустенитная структура
...
В результате при одинаковом количестве усвоенного сварочной ванной водорода в случае сварки феррито-перлитными электродами околошовная зона насыщается им значительно больше
...
Выделяясь при последующем распаде аустенита околошовной зоны, атомарный водород скапливается в местах физической несплошности этой зоны (пустые места решетки, стыки мозаичных блоков, границы зерен и др
...
С ее помощью нельзя удовлетворительно объяснить, например, тот общеизвестный факт, что с увеличением содержания углерода склонность стали к образованию трещин резко увеличивается
...
Эта гипотеза не объясняет также, почему при прочих равных условиях трещины часто возникают в случае сварки стыковых швов и отсутствуют при выполнении наплавочных слоев (наплавка отдельных валиков или широко применяемая в практике сварки закаливаемых сталей предварительная облицовка свариваемых кромок)
...
Противоречит водородной гипотезе и тот общеизвестный факт, что склонность стали к образованию трещин в околошовной зоне повышается с увеличением ее толщины
...
Выделенный из металла шва водород прежде всего будет скапливаться в несплошностях самого металла шва, возникновению которых способствует ускоренная его кристаллизация в условиях сложно напряженного состояния
...
Возникшие в указанных экспериментах при насыщении шва водородом трещины в околошовной зоне следует связывать не со скоплением водорода в этой зоне, а с понижением пластичности самого металла шва, насыщенного водородом
...
Снижение пластичности металла шва создает неблагоприятное напряженное состояние околошовной зоны, что, как будет показано ниже, и увеличивает вероятность образования в ней трещин
...
Без трещин в околошовной зоне при наличии в ней мартенсита свариваются закаливающиеся стали в случае применения предварительного или сопутствующего подогрева
...
По своему строению мартенсит является кристаллическим веществом с тетрагональной решеткой [44], степень тетрагональности которой — величина переменная и определяется содержанием углерода в твердом растворе
...
Кроме того, уменьшение степени тетрагональности решетки мартенсита способствует повышению подвижности дислокаций и тем самым облегчает релаксацию напряжений в местах их концентрации
...
Следовательно, с уменьшением тетрагональности решетки образующегося в зоне термического влияния мартенсита должна уменьшаться вероятность образования околошовных трещин
...
Чем ниже температура, при которой совершается мар-тенситное превращение, тем выше степень тетрагональности решетки и, следовательно, тем больше вероятность образования трещин
...
К этому следует добавить еще и тот общеизвестный факт, что с повышением температуры мартенситного превращения количество остаточного аус-тенита увеличивается, что также способствует релаксации напряжений
...
Из всех факторов, определяющих мартен-ситную точку, решающим является химический состав стали: мартенситная точка тем выше, чем меньше содержится в стали углерода, марганца, хрома, никеля и молибдена, причем основное влияние оказывает содержание углерода
...
При этом из твердого раствора выделяется углерод, вследствие чего уменьшаются тетрагональ-ность решетки мартенсита и, следовательно, ее искажение, вызванное превращением аустенита в мартенсит
...
В результате мартенсит, образующийся в околошовной зоне, при аустенитном шве имеет меньшую твердость и вызывает меньшие напряжения второго рода, чем при феррито-перлитном, что и увеличивает стойкость околошовной зоны против образования трещин
...
Мартенситному превращению в области температур, близких к мартенситной точке, содействуют медленное охлаждение сварного соединения ниже мартенситной точки (замедлить охлаждение здесь можно с помощью предварительного или сопутствующего подогрева), а также устранение или снижение объемных напряжений, вызываемых сваркой (существенным здесь является повышение пластичности металла шва — сварка аустенитными электродами — или применение предварительной облицовки свариваемых кромок)
...
Следует отметить, однако, что оба способа не обеспечивают полного решения проблемы сварки закаливающихся сталей, особенно в современном сварочном производстве: в перлитном шве часто образуются трещины, в аустенитном— нельзя получить высокий предел текучести
...
Поскольку аустенитный металл шва оказывает положительное влияние на предотвращение околошовных трещин, сварку закаливающихся сталей можно производить с использованием сварочных материалов, обеспечивающих получение металла шва с задержанным распадом аустенита в нем до температур 200° С и ниже
...
В этом случае околошовная зона свариваемой закаливающейся стали по условиям происходящего в ней мартенситного превращения будет близка к околошовной зоне сварного соединения, выполненного аустенитными сварочными материалами
...
А это значит, что сварку закаливающихся сталей материалами, обеспечивающими получение металла шва с указанным распадом аустенита, можно производить без подогрева
...
Следовательно, металл шва аустенито-мартенситного или мартенситного класса в период происходящего в околошовной зоне мартенситного превращения сохраняет физико-механические свойства, присущие аустенитному металлу
...
В результате основной объем этого превращения должен происходить в верхней его области и поэтому оно будет протекать с образованием благоприятных продуктов, что и исключает надобность подогрева при сварке
...
При традиционных способах сварки закаливающихся сталей такую прочность металла шва можно получить только при сварке с подогревом, который, как отмечалось, существенно усложняет условия работы сварщика и не всегда может быть осуществлен
...
При сварке таких сталей необходимо не только исключить образование околошовных трещин, но и обеспечить довольно высокие механические свойства металла шва
...
Использование здесь традиционного способа сварки закаливающихся сталей, заключающегося в применении материалов, обеспечивающих получение металла шва аустенитного класса, не позволяет получить требуемое сварное соединение из-за недостаточных прочностных свойств этого металла
...
Демченко, применение материалов, обеспечивающих металл шва с аустенито-мартенситной структурой или со структурой высоколегированного безуглеродистого мартенсита, позволяет современные закаливающиеся высокопрочные стали успешно сваривать без подогрева, получая при этом требуемые сварные соединения
...
Вероятность образования этих трещин определяется соотношением величины растягивающих напряжений, возникающих в результате неравномерного нагрева свариваемого металла, а также кристаллизации сварочной ванны и охлаждения сварного соединения, и пластическими свойствами металла шва в так называемом эффективном интервале кристаллизации
...
Полагают, что металлу в твердо-жидком состоянии присуща высокая хрупкость, поэтому эффективный интервал кристаллизации называют также температурным интервалом хрупкости (ТИХ)
...
В связи с этим принято считать, что если к моменту возникновения ощутимых растягивающих напряжений металл шва успел полностью затвердеть, образование горячих трещин в нем исключено
...
Это обстоятельство, а также то, что к моменту полного затвердевания металла шва возникают ощутимые растягивающие напряжения, позволяет считать, что именно в этот момент наиболее вероятно образование трещин
...
Установлено, что пред-• пиратить в таком металле появление трещины можно, легировав его элементами, которые уменьшают подвижность дислокаций и тем самым смещают температурный интервал полигонизации в область более низких температур, что частично или полностью тормозит выделение полигонизационных границ
...
Одна из них вызвана возможностью образования в металле шва так называемых холодных трещин, которые возникают в остывшем уже сварном соединении даже спустя 10—20 ч после сварки
...
Разупрочнение или охрупчивание в зоне сплавления разнородных сталей может быть настолько сильным, что происходит преждевременное (аварийное) разрушение сварного соединения
...
В практике эксплуатации сварных соединений разнородных сталей известно немало случаев хрупких разрушений по зоне сплавления, хотя каждый из свариваемых металлов в отдельности имеет высокую вязкость
...
Последующая термическая обработка, с помощью которой* Под зоной сплавления разнородных сталей следует понимать участок сварного соединения, включающий границу сплавления и непосредственно примыкающие к ней микроскопической толщины слои металла шва и околошовной зоны свариваемой стали, в которых в процессе кристаллизации сварочной ванны и последующего нагрева (многослойная сварка, термообработка, эксплуатация при высоких температурах) происходит изменение химического состава, структуры и свойств
...
Установлено, что пред-• пиратить в таком металле появление трещины можно, легировав его элементами, которые уменьшают подвижность дислокаций и тем самым смещают температурный интервал полигонизации в область более низких температур, что частично или полностью тормозит выделение полигонизационных границ
...
Кристаллизация металла шва и формирование его структуры у границы сплавленияВ сварных соединениях разнородных сталей, выполненных сваркой плавлением, одним из сплавляемых металлов является металл шва
...
Следовательно, выяснение природы и механизма образования в зоне сплавления разнородных сталей структурной неоднородности, возможность появления которой обусловливает основную трудность их сварки, необходимо начинать с процесса кристаллизации металла шва в этой зоне с учетом тех особенностей, которые вызываются сплавлением металлов, обладающих различными физико-химическими свойствами
...
В силу этого процесс кристаллизации металла шва должен представлять собой первоначальное образование зародышей кристаллов (зерен) и последующий их рост
...
Затвердевание металла сварочной Еанны, сточки зрения общих положений физического металловедения, можно отнести к процессу кристаллизации на анизотропной подкладке, которой в данном случае является нерасплавленная часть свариваемого металла
...
ОбоснованиемСварка разнородных сталейсказанного может быть тот факт, что в зоне сплавления зерна закристаллизовавшегося металла сварочной ванны (металла шва) являются общими с зернами свариваемого металла (рис
...
Следовательно, кристаллизация металла сварочной ванны представляет собой только одну стадию — вторую из двух стадий, составляющих процесс затвердевания в общем виде
...
При кристаллизации металла сварочной ванны такой механизм роста зародышей вызывает присоединение к кристаллическим плоскостям частично оплавленных зерен свариваемого металла атомов металла шва
...
Появление таких зерен дало основание кристаллизацию металла в сварочной ванне выделить в особый вид,, названный взаимной, или совместной, кристаллизацией
...
Даже в тех металлах, которые при аллотропическом превращении не образуют фаз, затушевывающих границы первичных зерен, выявляемую обычными методами структуру не всегда можно считать первичной
...
При медленном охлаждении зародыши новой фазы возникают преимущественно на границах зерен старой фазы в результате наличия здесь различного рода дефектов кристалла, которые облегчают пластическое течение растущего кристалла на ранней стадии его развития из зародыша и тем самым способствуют снятию упругих напряжений
...
Одним из сплавляемых металлов может быть такжэ сталь, в которой при вторичной кристаллизации по границам вновь образующихся зерен располагается ферритная оторочка {сетка)
...
Согласно так называемой «силовой» теории образования зерен и происхождения границ [60], указанная сетка феррита должна копировать границы первичных зерен
...
Обусловлено это тем, что образование феррита при вторичном превращении (у -у а) сопровождается высвобождением части атомов и поэтому происходит прежде всего там, где имеются вакансии, т
...
Аустенитный металл типа Х25Н13 использован здесь в связи с тем, что в нем сравнительно легко выявляются границы зерен (кристаллитов), которые в металле шва из других аустенитных сплавов выявить довольно трудно
...
Поэтому в указанных экспериментах в качестве высоколегированного металла применялся также сплав Х25Н60М10, легированный большим количеством молибдена, что должно по-давлять полигонизацию и тем самым сохранять четкую видимость расположения первичных кристаллов и их границ
...
Здесь не наблюдается совпадения границ зерен свариваемого и наплавляемого металлов, которое принято считать специфической особенностью кристаллизации сварочной ванны
...
Установленный факт для сплавления разнородных металлов является закономерным, и его можно объяснить, если рассмотреть процесс роста кристаллов и связь факторов, определяющих этот процесс, с физико-химическими свойствами сплавляемых металлов
...
В силу этого рост кристалла определяется не отдельными ударами атомов или молекул кристаллизующейся жидкости о его грани, а вероятностью образования на гранях комплекса этих атомов (молекул) в виде двухмерного зародыша
...
Наименьшим он будет в том случае, когда решетка подкладки по своим размерам (периоду) и ориентации атомов будет соответствовать решетке закристаллизовавшегося вещества
...
С точки зрения физической химии и физического металловедения оно является общим положением для кристаллизации на подложке и составляет так называемый принцип ориентационного и размерного соответствия [61, 72]
...
Однако в этом случае он может иметь место лишь при различии решеток, отвечающем выражениюЛа І/ г _ГГ 0,09 а,где Ср, ССд — модули упругости кристалла соответственно при растяжении и сдвиге
...
Однако по мере наращивания слоя закристаллизовавшегося вещества искажение решетки быстро уменьшается, в силу чего в зоне сопряжения деформированной будет только прослойка незначительной (мономолекулярной или в несколько десятков атомных диаметров) толщины
...
В этом случае возможно появление на базе одного зерна подкладки нескольких кристаллов затвердевшей жидкости или, наоборот, на базе нескольких зерен подкладки — одного кристалла затвердевшей жидкости
...
Очевидно также, что при сварке таких сталей в результате сплавления металлов разных структурных классов, которые довольно часто обладают различными кристаллическими решетками, кристаллизация металла шва в зоне сплавления должна представлять более сложный процесс, чем при сварке так называемых однородных металлов
...
В том случае, когда свариваются такие разнородные стали, при которых решетки сплавляемых металлов отличаются незначительно или имеют сопрягающиеся атомные комплексы, необходимое сближение атомов достигается без существенного искажения решетки кристаллизующегося сплава
...
Если металл шва имеет решетку, сильно отличающуюся от решетки свариваемых сталей, требуемое сближение атомов приводит к образованию в нем переходного слоя с искаженной решеткой
...
Но природа их такова, что они вряд ли могут вызы 1ать образование в зоне сплавления разнородных сталей той структурной неоднородности, которая является основной причиной преждевременного разрушения сварных соединений таких сталей
...
Поэтому зону сплавления здесь в отличие от соединений, где наблюдается изменение структуры сплавленных металлов, условно принято считать структурно однородной
...
Отчетливо выделяющаяся на рисунке линия представляет собой фотографическое изображение тени от уступа, который образуется при травлении вследствие различной химической стойкости сплавленных металлов
...
Если сплавленные металлы по химической стойкости в используемых для травления реактивах отличаются мало, явно выраженная линия раздела в зоне сплавления отсутствует
...
Большое увеличение показывает, что в этом случае сплавление имеет извилистую форму, в которой выступ свариваемой стали чередуется с впадиной из наплавляемого металла
...
Возникающие при сварке напряжения вызывают в этих прослойках трещины, в которые при последующем формировании сварного соединения проникает жидкий металл сварочной ванны, что и придает сплавлению вид бахромы
...
Изменение режима сварки вызывает перераспределение элементов, входящих в состав свариваемого металла, особенно тех, которые имеют высокий коэффициент диффузии
...
Не изменяются здесь и их свойства, о чем свидетельствуют размеры отпечатков индентора, с помощью которого определялась твердость металла зоны сплавления
...
Основанием для такого утверждения является тот факт, что, как показывают полученные автором экспериментальные данные, вероятность появления островков или полуостровков и их количество зависят от режима сварки, который прежде всего определяет характер плавления основного металла
...
Граница сплавления основного (неаус-тенитного) металла, вклинившегося полуостров-Х°600В НаПЛавленный (аустенитный) металл,Тот факт, что количество и размеры наблюдаемых в зоне сплавления островков и полуостровков, а также вероятность их появления зависят от режима сварки, позволяет считать, что они неявляются специфической особенностью сварки разнородных сталей
...
В сварных соединениях разнородных сталей они обнаружены раньше в связи с тем, что в таких соединениях сплавляются металлы, сильно отличающиеся по физико-химическим свойствам, в результате чего вклинивания четко выявляются при травлении шлифа
...
Химический состав металла зоны сплавления в состоянии после сваркиИзменение структуры сплавляемых металлов в зоне сплавления может происходить прежде всего вследствие изменения их химического состава в этой зоне
...
Поэтому исследование химического состава металла зоны сплавления разнородных сталей, и в первую очередь в состоянии после сварки, представляет значительный научный и практический интерес, так как дает возможность определить время и причины образования наблюдаемой в зоне сплавления разнородных сталей структурной неоднородности, а также изыскать способы ее предотвращения
...
В связи с этим для определения изменения химического состава в зоне сплавления разнородных сталей необходимо использовать методы, позволяющие исследовать металл в весьма малых объемах
...
Количественный, а иногда даже и качественный анализ химического состава многокомпонентных сплавов при использовании этого метода практически невозможен
...
Этот метод также применим только для анализа двойных сплавов и то лишь в том случае, если параметр кристаллической решетки сплава в значительной степени зависит от концентрации твердого раствора, а влиянием размера блоков, от которого зависит уширение линий, можно пренебречь
...
В многокомпонентных сплавах исследование состава с помощью микрорентгенографии, особенно количественного, весьма затруднено, хотя в принципе и возможно
...
Этот метод основан на применении радиоактивных изотопов в качестве индикаторов (меченых атомов) и регистрации распределения их в металле с помощью фотографических эмульсий
...
Одна из этих особенностей состоит в том, что при авторадиографии необходимо обеспечивать хороший контакт фоточувствительного слоя пластинки с поверхностью исследуемого образца, иначе можно получить искаженные результаты
...
В зоне сплавления разнородных сталей вследствие существенного различия их механических и физико-химических свойств не всегда можно получить полированную как механическим, так и электролитическим путем поверхность, которая обеспечила бы во всех ее точках одинаково хороший контакт с фоточувствительным слоем накладываемой на нее пластинки
...
Этот метод является наиболее эффективным и одним из самых перспективных для исследования состава металла в весьма малых объемах вплоть до отдельных участков зерна
...
Концентрационные кривые хрома (кривая 2) и никеля (кривая 1), получаемые на самопишущем потенциометре прирент-геноспектральном анализе зоны сплавления аустенитного металла с перлитным
...
Как видно по характеру кривых, уже в состоянии после сварки в зоне сплавления разнородных сталей обнаруживается слой с переменным химическим составом (на рисунке показан штриховкой), в котором содержание элементов изменяется постепенно от содержания их в одном из сплавляемых металлов до содержания в другом
...
В настоящее время получены данные, которые показывают, что образование переходного слоя в зоне сплавления является неизбежным для любого сварного соединения, если в нем сплавляются металлы, значительно отличающиеся друг от друга по химическому составу
...
На основе математических расчетов перемещения химических элементов в условиях зоны сплавления предложена схема распределения их в переходном слое [63], приведенная на рис
...
Построенная по экспериментальным данным кривая лишь несколько отличается от схематической более медленным нарастанием содержания элемента непосредственно у линии сплавления и более быстрым — в средней части переходного слоя
...
Эта аппаратура позволяет определять в металле содержание лишь тех элементов, которые имеют порядковый номер больше 11, чем и объясняется тот факт, что до последнего времени опубликовано мало экспериментальных данных о распределении углерода В зоне сплавления, который, как будет показано далее, являетсяРис
...
Схема распределения элементов в переходном слое при различной их концентрации в сплавляемых металлах:1, 2 — теоретические кривые (/ — концентрация элементов н основном металле больше, чем в металле шва; 2 — концентрация элементов в основном металле меньше, чем в металле шва) экспериментальная кривая
...
Сущность этого метода состоит в возбуждении локализованным электрическим разрядом на поверхности исследуемого образца эмиссионного спектра и его анализе с помощью специального спектрально-аналитического прибора — спектрографа
...
Присутствие того или иного элемента в составе исследуемого металла определяют по наличию в спектре характерной для данного элемента линии, а его количество— по ее интенсивности
...
В настоящее время, локализуя разряд путем использования специальных источников света и специальных электродов или площадь воздействия разряда на исследуемый металл путем прикрытия последнего различными изолирующими материалами (слюда, кварц и т
...
Этот метод основан на том, что применение при спектральном анализе в качестве источника света локализованного электрического разряда резко уменьшает толщину слоя, прорабатываемого в исследуемом металле
...
Такое сочетание сплавляемых металлов выбрано потому, что хро-моникелеЕый аустенитный металл шва при наличии в нем молибдена более стоек против образования горячих трещин, особенно при сварке под флюсом, в связи с чем в настоящее время он наиболее широко используется в сварных соединениях, требующих аустенитного шва, а сталь СтЗ имеет химический состав, при котором углерод не может быть связан в стойкие карбиды и потому может довольно легко мигрировать
...
Это увеличивает время сосуществования в зоне сплавления жидкого металла с твердым, что, по мнению ряда исследователей, должно способствовать перераспределению содержания углерода в ней уже в процессе сварки
...
Предварительный или сопутствующий подогрев замедляет также охлаждение сварного соединения и тем самым увеличивает время пребывания зоны сплавления при высоких температурах,3
...
Как видно из графиков, в зоне сплавления аустенитного металла с неаустенит-ным в состоянии после сварки не обнаруживается изменение концентрации углерода ни со стороны неаустенитной стали, ни со стороны аустенитной
...
Изменение концентрации углерода не наблюдается даже в зоне сплавления стали 1Х19Н11МЗ с углеродистойсталью СтЗ, несмотря на то что аустенитный металл здесь, кроме хрома, содержит молибден, который является более сильным кар-бидообразующим элементом и потому должен способствовать миграции сюда углерода, а неаустенитный металл имеет химический состав, при котором углерод не связывается в стойкие карбиды, и поэтому довольно легко может из него мигрировать
...
Только в случае электрошлаковой сварки можно отметить некоторое снижение углерода со стороны неаустенитной стали, причем без соответствующего увеличения содержания этого элемента в аустенитной металле
...
Приведенная микроструктура также свидетельствует о том, что в зоне сплавления разнородных сталей в состоянии после сварки нет того перераспределения углерода, которое вызывает изменение структуры сплавляемых металлов
...
Это кажущееся противоречие устраняется, если считать, что формирование химического состава металла зоны сплавления разнородных сталей является процессом многостадийным [63]
...
Первая стадия относится к периоду, когда весь металл сварочной ванны находится в жидком состоянии и, следовательно, в зоне сплавления имеет место сосуществование жидкого металла с твердым
...
Начавшаяся кристаллизация сварочной ванны фиксирует образовавшуюся в зоне сплавления его концентрацию, в результате чего здесь создается концентрационная неоднородность углерода
...
Она включает период охлаждения зоны сплавления от температуры, при которой углерод из твердого раствора начинает выделяться и связываться в карбиды (температура предельной растворимости углерода в данном сплаве), до температуры, при которой еще заметно проявляется диффузия этого элемента (350—-400°С)
...
На этой стадии может происходить перемещение углерода в ту составляющую соединения, которая имеет большее количество карбидообразующих элементов либо содержит такие из них, которые имеют большее сродство с углеродом
...
Ее можно обнаружить только в соединениях, выполненных с применением способов или режимов сварки, обеспечивающих весьма медленное охлаждение зоны сплавления в области температур, где углерод может еще заметно диффундировать
...
Даже в таких соединениях третья стадия формирования состава металла зоны сплавления будет проявлятьсялишь в том случае, когда сплавляемые разнородные металлы будут иметь неблагоприятный химический состав
...
Следовательно, можно утверждать, что в состоянии после сварки сварные соединения разнородных сталей являются вполне работоспособными, если они в процессе эксплуатации не будут подвергаться воздействию условий, изменяющих состав и структуру металла зоны сплавления
...
Ширина слояпеременного составаи способы ее регулированияСогласно диаграммам структурного состояния высоколегированных (хромоникелевых, хромистых) сталей, в переходном слое, образующемся в зоне сплавления разнородных сталей, неизбежно появляется прослойка металла с химическим составом, который в обычных условиях должен приводить к возникновению мартенситной структуры
...
Исследование химического состава металла на поверхностях излома показало, что происходят такие разрушения в зоне, которая по своему составу является промежуточной относительно сплавляемых металлов [13]
...
Утверждение об отсутствии здесь мартенсита можно объяснить тем, что выявление структуры смежных металлов, заметно отличающихся по химическому составу и физическим свойствам, зависит от их химических потенциалов [41]
...
Этим, вероятно, и объясняется тот факт, что с помощью' указанной методики нельзя выявить мартенсит в зоне сплавления аустенитного металла с перлитной сталью,рис 22 Типичный вид холодной трещины - отрываобразующейся в зоне сплавления аустенитного металла шва с перлитной сталью
...
По этой, видимо, причине с использованием указанной методики автору также не удалось выявить мартенсит в зоне сплавления подвергнутых исследованию вариантов соединения разнородных сталей
...
Поэтому выбирать нужный способ сварки следует с учетом тех процессов и факторов, которые определяют формирование в зоне сплавления разнородных сталей переходного слоя, и прежде всего ширину мартенситной прослойки
...
Влияние содержания никеля в аустенитном металле на ширину переходного слоя Ьпс (кривая 1) и мартенситной прослойки в нем Ьм (кривая 2), образуемых в зоне его сплавления с перлитной сталью
...
Это прежде всего использование технологии сварки, обеспечивающей в аустенитном металле, сплавляемом с перлитным, высокое содержание никеля [32], или применение методов сварки, способствующих уменьшению глубины проплавления •основного металла [9], или использование таких технологических приемов, которые увеличивают подвижность металла сварочной ванны у ее границы (вибрация свариваемого изделия, ультразвуковые или электромагнитные колебания)
...
Следовательно, указанной схемой можно пользоваться только для сугубо ориентировочных суждений и ни в коей мере по ней нельзя устанавливать количественные характеристики влияния содержания никеля или другого фактора на ширину мартенситной прослойки
...
Новиковой при исследовании наплавок, выполненных под флюсом на углеродистую сталь аустенитными проволоками, обеспечивающими изменение никеля в наплавленном металле от 5 до 54,0%
...
Микроструктура зоны сплавления перлитной стали с аустенитным металлом, содержащим 37,7% никеля, полученная при травлении по методу выявления мартенситной прослойки, XI ООО
...
Однако он не всегда может быть применен в сварочном производстве, и поэтому необходимо применить другой способ регулирования ширины рассматриваемой прослойки
...
Такое мнение обосновывалось тем, что металл сварочной ванны должен быть хорошо перемешан в результате механического действия дуги, под воздействием сил электрического происхождения, а также конвекции, вызываемой нагревомРис
...
Лишь недавно установлено, что обнаруживаемый в металле шва непосредственно у границы сплавления слой промежуточного состава формируется уже в сварочной ванне [63]
...
Рассматривая схему сварочной ванны как участок сужающегося канала (желоба) с движущейся в нем жидкостью, автор этой работы установил те факторы, которые определяют формирование указанного слоя
...
Таким фактором является, прежде всего, неизбежное образование у стенок канала слоя жидкости, скорость движения которой в этом слое значительно меньше, чем в слоях, удаленных от стенок
...
Максимальную ее ширину можно получить при сварке с большой силой тока и высоким напряжением, используя при этом минимальную скорость сварки, применяемую в практике сварочного производства
...
Чтобы исключить влияние доли основного металла на ширину прослойки, была выполнена серия наплавок, в которых путем применения различных технологических приемов (изменение полярности, сварка на удлиненном вылете и др
...
Весьма сильное влияние доли основного металла, особенно при ее содержании 30% и выше, на ширину мартенситной прослойки подтверждают и результаты специальных экспериментов (рис
...
При этом аустенитный металл, сплавляемый с не-аустенитным, должен иметь повышенное содержание никеля, для чего рекомендуется применять сварочные материалы из высоконикелевых сплавов
...
Один из них располагается в основном металле (углеродистой стали) и имеет микроструктуру, сильно отличающуюся от структуры остальной части этого металла
...
Как уже указывалось, с появлением микрорентгеноспектрального анализа металлов представилось возможным определить химический состав даже в таких локальных объемах, как зона сплавления в сварном соединении
...
Как следует из этого рисунка, в зоне сплавления разнородных сталей после длительной выдержки при высокой температуре обнаруживается переходный слой, в котором концентрация элемента изменяется от содержания его в одном из сплавляемых металлов до содержания во втором
...
При нагреве сварного соединения таких сталей в силу значительного различия содержания в них элементов в зоне сплавления развиваются диффузионные процессы, способствующие выравниванию химического состава металла переходного слоя, образующегося при кристаллизации сварочной ванны
...
С помощью имеющейся в настоящее время аппаратуры микрорентгеноспект-ральным анализом нельзя определить содержание углерода в металле зоны сплавления разнородных сталей
...
Струйной [17] распределение углерода в зоне сплавления разнородных сталей при наличии в ней характерной структурной неоднородности исследовалось с помощью послойного спектрального анализа по методике, описанной в § 2 гл
...
Исследование производили на тех же наплавках, которые использовались для изучения распределения углерода в зоне сплавления разнородных сталей в состоянии после сварки, но в данном случае их нагревали до 600° С и выдерживали при этой температуре в течение 300 ч
...
Имеет место перемещение углерода из неаустенитного металла в аустенитный, в результате чего в неаустенитной стали образуется прослойка с пониженным содержанием углерода, а в прослойке аустенитного металла концентрация этого элемента повышается
...
Это представляет определенный интерес, если учесть, что в исследованных наплавках сплавляемые металлы практически имели один и тот же химический состав, который определяет перемещение элементов, в том числе и
...
Исследуемые наплавки выполнялись таким образом, чтобы все изменения режима и условий сварки не вызывали изменений химического состава наплавляемого металла
...
Несмотря на неизменный состав сплавляемых металлови идентичные условия последующего нагрева, в каждой исследованной наплавке получено свое, отличающееся от других наплавок распределение углерода Сравнение рис
...
Исследуемые наплавки выполнялись таким образом, чтобы все изменения режима и условий сварки не вызывали изменений химического состава наплавляемого металла
...
Несмотря на неизменный состав сплавляемых металлови идентичные условия последующего нагрева, в каждой исследованной наплавке получено свое, отличающееся от других наплавок распределение углерода Сравнение рис
...
Исследуемые наплавки выполнялись таким образом, чтобы все изменения режима и условий сварки не вызывали изменений химического состава наплавляемого металла
...
Чтооы проверить высказанное предположение, из исследуемых наплавок в состоянии после сварки изготовляли|микрошлифы, на который по специальной методике выявляли первичную структуру металла околошовной зоны
...
Одним из них может быть напряженное состояние зоны сплавления, вызываемое различием коэффициентов линейного (термического) расширения сплавляемых металлов
...
В результате со стороны менее легированного металла в некоторой прослойке, примыкающей к более легированному металлу, обнаруживается снижение концентрации мою элемента
...
Характерное изменение структуры в нестабильной зоне сплавления«труктура металла характеризуется размером и формой зерен (кристаллов) и фаз, количественным соотношением последних, и также типом и параметрами кристаллической решетки, ее искажением и наличием физических нарушений (несовершенств) в виде дислокаций, вакансий и других микроскопических дефектов
...
Как видно, структурную неоднородность со стороны углеродистой стали, являющейся в рассматриваемом соединении менее легированным металлом, составляет светло-травящаяся прослойка со структурой чистого феррита, в то время как остальная часть этой стали имеет феррито-перлитную структуру
...
Характерным для рассматриваемой прослойки является также наличие крупных зерен часто в виде столбчатых кристаллитов, ориентированных перпендикулярно к границе сплавления
...
При высоком содержании углерода в этом металле или наличии в нем легирующих элементов, способных образовывать карбиды, в прослойке измененной структуры можно заметить лишь уменьшение количества карбидных соединений
...
Даже в малоуглеродистой стали чисто ферритная прослойка образуется только тогда, когда сварное соединение нагревается до температуры ниже критической точки АСъ
...
В этом случае структура углеродистой стали качественно остается неизменной до самой границы сплавления, наблюдается лишь некоторое уменьшение перлитных участков (рис
...
Проявление такого процесса здесь вполне возможно, так как рассматриваемая прослойка может претерпевать пластическую деформацию от напряжений, появляющихся в сварном соединении
...
Такая взаимосвязь обусловлена, по-видимому, тем, что перемещение углерода по своей физической сущности является диффузионным процессом, который изменяет напряженное состояние деформированного металла подобно рекристаллизации [40]
...
Исследованию подвергали образцы из сварных соединений различного типа аустенитного металла с малоуглеродистой сталью СтЗ, нагретых до 600° С и выдержанных при этой температуре в течение 300 ч
...
Малоуглеродистая сталь СтЗ применена потому, что она позволяет получить наиболее развитую прослойку измененной структуры, благодаря чему облегчается выполнение намеченных исследований
...
При определении параметров кристаллической решетки и плотности дислокаций для сравнения исследовали также образцы, взятые из сварного соединения в состоянии после сварки
...
Франко?* ДРЫ Рентген™еталлофизики Львовского университетахарактерным только для данной решетки, набором значений межплоскостных расстояний а"ш- Следовательно, определив межплоскостные расстояния исследуемого объекта, можно узнать форму п размеры элементарной ячейки кристалла, т
...
При использовании фокусирующей камеры с плоской кассетой, которая часто применяется для прецизионного измерения параметров решетки, необходимо, чтобы входное отверстие для рентгеновских лучей, центр плоского образца и положение линий на пленке были расположены на одной и той же окружности
...
Кассета при этом устанавливается на таком расстоянии от образца, чтобы получить условие фокусировки одной определенной линии, для которой известно приближенное значение угла отражения
...
Особенность этой камеры состоит в том, что в ней можно вращать кассету вокруг оси пучка падающих рентгеновских лучей и тем самым исключить то-чечность линии при крупнозернистом металле исследуемого образца
...
Камера обратной съемки имеет еще и то преимущество, что в ней, используя круглую кассету, можно на одной пленке получить несколько рентгенограмм, снимая каждую из них только на некотором секторе
...
Такая съемка весьма удобна для сравнения между собой нескольких образцов, особенно, если они отличаются друг от друга небольшими изменениями криеталлической решетки
...
Исследованию подвергали образцы, вырезанные из наплавок различных вариантов аустенитного металла на малоуглеродистую сталь СтЗ, выдержанных в течение 300 ч при температуре 600° С
...
Для того чтобы определить, имеет ли металл прослойки измененной структуры какое-либо изменение параметров решетки, исследовали образцы тех же наплавок, но только в состоянии после сварки, т
...
Это обстоятельство может быть некоторым подтверждением схемы изменения концентрации углерода в зоне сплавления разнородных сталей при образовании в ней структурной неоднородности, согласно которой наряду с перемещением углерода из менее леги-романного металла в более легированный предполагается увеличение содержания его в твердом растворе в некоторой прослойке менее легированного металла (см
...
Следует отметить, однако, что и это отличие плотности дислокаций наблюдается только в тех соединениях разнородных сталей, в которых сплавляемые металлы имеют значительно отличающиеся один от другого коэффициенты линейного расширения
...
В сварных соединениях разнородных сталей с близкими коэффициентами линейного расширения плотность дислокаций в зоне сплавления практически такая же, как и в соединениях однородных* металлов
...
Принято считать, что вокруг дислокации всегда имеет место сегрегация примесей или образование атмосфер Коттрелла, в связи с чем растворение металла здесь ускоряется
...
В наплавке, выполненной малоуглеродистой проволокой Св-08А, после нагрева количество дислокаций в зоне сплавления уменьшается вплоть до полного их исчезновения (рис
...
При наличии в зоне сплавления разнородных сталей характерной структурной неоднородности участок зоны, располагающийся в высоколегированной стали, в случае обычного травления выявляется, как это видно из рис
...
В таких условиях темнотравящуюся структуру могут иметь не только карбидные соединения, поэтому для уточнения природы этой прослойки необходимы дополнительные исследования
...
Отсюда следует, что, если прослойка измененной структуры высоколегированной стали представляет собой скопление карбидов, ее не должно быть в зоне сплавления, нагреваемойдо температур, выше температуры растворимости карбидов в данной стали
...
После такого нагрева прослойки не должно быть даже в зоне, которая до этого выдерживалась в области докритических температур и потому имела эту прослойку
...
Этот факт является прямым подтверждением того, что измененная структура высоколегированной стали в зоне сплавления с менее легированной, выявляемая в виде темнотравящейся прослойки, представляет собой скопление карбидов
...
Следовательно, изучение фазового состава, как и структурный анализ, показывает, что изменение структуры высоколегированной стали в зоне сплавления ее с менее легированной, вызывающее образование известной структурной неоднородности, происходит в результате выделения карбидных соединений
...
Природа и механизм образования структурной неоднородности, характерной для нестабильной зоны сплавленияВ настоящее время принято считать, что структурная неоднородность, появляющаяся в нестабильной зоне сплавления разнородных сталей, представляет собой обезуглероженную прослойку со стороны менее легированного металла и науглероженную со стороны более легированного
...
И все же есть основания полагать, что структурная неоднородность в зоне сплавления разнородных сталей по своей природе является более сложной, чем она представляется в настоящее время
...
Возможны и другие причины, например перераспределение углерода между твердым раствором и карбидными соединениями вследствие появления дополнительного напряженного состояния, которое в случае сварки разнородных сталей может быть вызвано различием коэффициентов линейного расширения сплавляемых металлов [18]
...
Например, показано, что при определенных условиях охлаждения после нагрева даже в технически чистом железе вокруг отдельных зерен образуются пограничные прослойки, представляющие собой пересыщенный твердый раствор углерода в сс-железе [96]
...
Это может иметь важное значение, так как факторы, вызывающие обезуглероживание и науглероживание металла, существенным образом отличаются от факторов, изменяющих содержание углерода в твердом растворе
...
Принятая схема перемещения углерода в зоне сплавления разнородных сталей:а — исходное состояние: б — после образования структурной неоднородности: С0 —общее содержание углерода; Ст 0 — содержание углерода в твердом растворе
...
Схема возможного изменения концентрации углерода в зоне сплавления разнородных сталей:С0■ о — общее содержание углерода всплавляемых металлах; С0; С0 — изменение содержания углерода в результате его перемещения нз менее легированного метал~ла в более легированный; С™р', р — со-твердом растворе сплавляемых металлов; сс ; Сс — изменение содержания углерода в твердом растворе менее легированного металла
...
Согласно общей теории сплавов, углерод в стали может находиться в растворенном виде либо в виде химического соединения с другими элементами, входящими в ее состав
...
В условиях производства и обработки стали реакции, связанные с распределением элементов в отдельных фазах, не могут закончиться полностью в соответствии с простым химическим сродством
...
Поэтому углерод в стали, как правило, распределяется между твердым раствором и химическим соединением в пропорции, определяемой константой равновесия, а также составом стали и условиями ее обработки
...
Количество углерода в твердом растворе существенно уменьшается и тогда, когда сталь легируется карбидо-образующими элементами с более высокой степенью сродства к нему
...
Этим и обусловлено то обстоятельство, что в твердом растворе более легированного металла содержится меньше углерода, чем в твердом растворе менее легированного металла даже в том случае, если количество этого элемента в первом больше, чем во втором
...
С появлением условий, увеличивающих подвижность атомов, углерод перемещается из менее легированного металла в более легированный, так как в твердом растворе последнего содержание этого элемента меньше
...
Если этот металл имеет недостаточно стойкие (в создавшихся условиях) карбиды, последние частично диссоциируют и нарушенное равновесие восстанавливается
...
Имеются даже предложения вычислять возможность появления в зоне сплавления разнородных сталей рассматриваемой неоднородности и определять ее степень, т
...
На этом основании автором сделан вывод, что изменение содержания углерода в зоне сплавления разнородных сталей при ее нагреве не всегда представляет собой процесс обычной диффузии
...
На этом основании авторы указанной работы также высказывают мнение, что в переходном слое, образующемся при пайке металла с керамикой, происходит не простая диффузия атомов металла в керамику, а более сложный процесс
...
Несомненно, диффузионный механизм здесь составляет основу, но осуществляется он по более сложному закону, чем принятый в настоящее время для обычной диффузии элементов
...
Так, параболический закон изменения ширины диффузионного слоя с изменением температуры установлен с учетом того, что коэффициент диффузии в данной среде и при данной температуре является постоянным
...
Известно, однако, что в большинстве случаев этот коэффициент существенно изменяется с изменением концентрации диффундирующего элемента, уменьшаясь с ее увеличением
...
В реальных же растворах, и тем более в многокомпонентных системах, к которым, исходя из общей терминологии теории диффузии, следует отнести зону сплавления разнородных сталей, диффузионные процессы (направление и их скорость) определяются не градиентом концентрации, а градиентом химического потенциала системы, в которой они происходят
...
Причем, влияние этих границ зависит от их расположения по отношению к направлению диффузионного потока: продольные ускоряют диффузию, поперечные — замедляют [6]
...
В результате температурная зависимость коэффициента диффузии в поликристалле с раздробленной структурой может иметь криволинейный характер, а не прямолинейный, как это имеет место при диффузии в металле с более крупным зерном
...
В имеющейся литературе можно найти экспериментальные данные, которые показывают, что кривые, построенные в координатах «концентрация — глубина проникновения» в случае реактивной диффузии, имеют иной ход, чем при атомной диффузии
...
Сложившееся представление о природе и механизме образования структурной неоднородности в зоне сплавления разнородных сталей не учитывает возможного изменения растворимости углерода в условиях зоны сплавления разнородных сталей, состояния карбидной фазы, от которого должна зависеть скорость процесса перераспределения углерода между твердым раствором и этой фазой, а также величины зерна, которая существенно сказывается на коэффициенте диффузии элемента
...
Сложившееся представление не учитывает также наличия в зоне сплавления разнородных сталей специфических факторов, например напряженного состояния, вызываемого различием коэффициентов температурного расширения сплавляемых металлов, в силу которых перемещение углерода должно представлять более сложный диффузионный процесс, чем процесс, описываемый известными уравнениями диффузии
...
Поэтому сложившееся представление о природе и механизме образования структурной неоднородности в зоне сплавления разнородных сталей требует уточнения
...
Механизм влияния структурной неоднородности нестабильной зоны сплавления на работоспособность сварного соединения О влиянии механической неоднородности сварного соединения на его работоспособность известно давно
...
Окерблом показал, что характер деформирования и место разрушения сварного соединения при его растяжении зависит от степени отличия (соотношения) предела прочности основного металла и металла шва
...
Касаткин, испытывая сварное соединение на изгиб, установили, что угол загиба также зависит от соотношения прочностных характеристик основного металла и металла шва
...
По полученным ими данным даже сравнительно небольшое изменение этого соотношения вследствие снижения прочности металла шва по сравнению с прочностью основного металла вызывает локализацию деформации в шве, что сопровождается уменьшением угла загиба сварного соединения
...
При относительной толщине слоя меньше единицы характер деформирования образца и место его разрушения зависят «от степени так называемого контактного взаимодействия, приводящего к упрочнению мягкого слоя и смягчению твердого
...
Положительным в указанных исследованиях является то, что в них на основе теоретического анализа напряженного состояния прослоек, существенно отличающихся своими прочностными и пластическими характеристиками от основной массы деформируемого образца, получены расчетные формулы, которые позволяют оценить работоспособность сварного со-единения при наличии в нем механической неоднородности
...
При ныводе этих формул исходили из того, что в процессе растяжения образца с мягкой прослойкой в тот момент, когда средние напряжения достигают предела текучести металла прослойки, в последней возникает пластическая деформация
...
Однако развитию такой деформации препятствует соседний более прочный металл, еще продолжающий работать упруго, что приводит к возникновению на контактных поверхностях касательных напряжений
...
При толстой мягкой прослойке разрушение по ней возможно и под воздействием нормальных напряжений, если они достигнут уровня временного сопротивления металла прослойки
...
Следовательно, в сварном соединении с мягкой прослойкой значительной толщины, если прочностные характеристики ее заметно отличаются от таких характеристик основного соседнего металла, возможно преждевременное разрушение от растягивающих нагрузок
...
При определенной (довольно малой) толщине прослойки испытываемый образец или сварное соединение с мягкой прослойкой становится равнопрочным металлу их основной части, в связи с чем разрушение может происходить вне прослойки и она, следовательно, в таких случаях не влияет на работоспособность сварного соединения в условиях растяжения
...
При появлении пластической деформации в твердой прослойке снижается вероятность хрупкого разрушения, которое может быть причиной преждевременного (аварийного) выхода из строя элемента, содержащего такую прослойку
...
Если относительная толщина твердой прослойки равна или меньше критической, то влияние этой прослойки на работоспособность содержащего ее элемента, в том числе и сварного соединения, полностью исключается
...
Закономерности влияния мягкой и твердой прослоек на работоспособность сварного соединения, присущие деформированию растяжением (сжатием), качественно сохраняются также при изгибе, кручении, ударном и импульсном нагруже-нии, усталостном разрушении и длительном растяжении в условиях высоких температур [2, 98]
...
Если считать, что характерная для нестабильной зоны сплавления разнородных сталей структурная неоднородность представляет собой мягкую прослойку со стороны менее легированного металла и твердую — со стороны более легированного (рис
...
Исходя из этих закономерностей, можно считать, что влияние рассматриваемой структурной неоднородности зоны сплавления разнородных сталей на работоспособность сварного соединения зависит от степени ее развития, которая определяет размеры (относительную толщину) образуемых при этом прослоек с измененными механическими свойствами
...
В связи с этим можно было бы предположить, что в условиях работы комбинированных конструкций эксплуатационная прочность сварных соединений разнородных сталей определяется не столько образуемой в зоне сплавления структурной неоднородностью, сколько другими факторами, например, различием коэффициентов линейного расширения сплавляемых металлов
...
Испытывали десятикратные образцы диаметром 7,0 мм, изготовленные из соединений перлитной стали Х5М с аустенитной Х18Н10Т, выполненных автоматической сваркой под флюсом различными аустенитными проволоками
...
Испытывали десятикратные образцы диаметром 7,0 мм, изготовленные из соединений перлитной стали Х5М с аустенитной Х18Н10Т, выполненных автоматической сваркой под флюсом различными аустенитными проволоками
...
Лишь в образцах из сварного соединения, выполненного проволокой, содержащей 60% никеля, в зоне сплавления стали Х5М с металлом шва структурная неоднородность не обнаруживается (рис
...
Из этих формул отчетливо видно, что чем выше степень неоднородности элемента, тем меньшая толщина прослойки должна быть, чтобы обеспечить его равнопрочность
...
Не исключено также, что в условиях работы сварных соединений разнородных сталей в мягкой прослойке создается такое напряженное состояние, которое существенно снижает сопротивление отрыву ее металла, а это, как уже указывалось, также приводит к преждевременному и даже хрупкому разрушению
...

Основы сварки давлением
Охрана труда при сварке в машиностроении
Сварка химически активных и тугоплавких металлов и сплавов
Сварка разнородных сталей
Пористость сварных швов и меры борьбы с ней
Теория сварочных процессов
Дефекты сварных швов и соединений

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Сварка разнородных сталей