С дальнейшим понижением температуры структурные изменения в металле не наблюдаются вплоть до температуры, отвечающей началу перекристаллизации (точка Аа). Последующие структурные превращения в твердой фазе относятся к процессам вторичной кристаллизации металла. Как видно из рис. 15!, для сплава /—/ вторичная кристаллизация металла начнется при температуре Та, и будет протекать до температуры 7^,, отвечающей эвтектоидному превращению. В соответствии с равновесными превращениями при температуре, отвечающей точке Ая, начинается выделение из аустенита ферритной составляющей a-Fe (в результате полиморфного превращения у - а). По мере выделения феррита оставшийся аустенит будет обогащаться углеродом в соответствии с кривой GS, и при температуре 7U, произойдет распад его на механическую смесь феррита (a-Fe) и цементита (Fe3C), содержащую 0,83% С и известную под названием перлита.

Высокие скорости охлаждения, свойственные сварочному циклу, влияют на характер превращений в наплавленном металле, и поэтому конечные структуры отличаются от равновесных. Можно отметить следующие общие особенности вторичных превращений в наплавленном металле:

1)избыточный феррит успевает выделиться из аустенита не весь и поэтому к моменту эвтектоидного превращения последний содержит 0,83% С;

2)в результате эвтектоидного превращения образуется несколько большее количество перлита с меньшим содержанием углерода, чем при равновесных превращениях;

3)перлит имеет более тонкое строение.

Скорость охлаждения металла шва во времени — величина крайне непостоянная. В начальный момент, после прохождения дугой исследуемого участка металла, скорость охлаждения достигает 200—300 °С/се/с, а с течением времени быстро снижается. Наибольшее влияние на структуру металла шва оказывает скорость охлаждения в интервале температур наименьшей устойчивости аустенита. Принято считать, что она примерно равна мгновенной скорости охлаждения при средней температуре данного интервала. В частности, для малоуглеродистой стали эта температура 550 °С.

Рассмотрим на примере, как влияет скорость охлаждения металла шва на его структуру, а следовательно и свойства.

Автоматической сваркой под флюсом были выполнены два шва, причем шов № 1 охлаждался очень медленно, а шов № 2 — быстро. Для металла с содержанием 0,22% С, охлаждаемого в соответствии с равновесной диаграммой состояния Fe— Fe3C, количество перлита должно составлять примерно 12%. По-видимому, для шва № 1 были созданы условия охлаждения, близкие к равновесным, так как он также содержит примерно 12% перлита (рис. 152, а). Шов № 2, остывавший с большей скоростью (более типичной для сварки), содержит около 50% перлита (рис. 152, б) и с более тонким строением. В обоих случаях металл шва сохранил столбчатую направленность

кристаллитов и дендритов, однако особенно характерно это для шва № 2. Благодаря увеличению перлитной составляющей и более тонкому строению его растут прочностные характеристики металла шва и уменьшается его пластичность (рис. 153).

Рис. 152. Микроструктура швов № 1 и № 2.

Иногда при перегреве металла наблюдается появление в шве так называемой видманштеттовой структуры. В этом случае феррит выделяется не по границам зерен, а по их кристаллографическим плоскостям (куба, октаэдра и др.) 6 ^г^Жы^-м/с! в виде различных полосок, параллельных друг другу или образующих между собой определенные углы. Такая структура обладает худшими механическими свойствами, в частности низкой ударной вязкостью.

Влияние многослой-ности швов на их структуру и свойства. Структура литого металла с грубым столбчатым строением характерна для однослойных швов. Выполнение швов в несколько проходов, или слоев, существенно влияет на структуру и свойства металла в целом. Объясняется это тем, что наложение каждого последующего валика 2 оказывает повторное тепловое воздействие на нижележащий валик / и под влиянием такой

40 60 60

Рис. 153. Влияние скорости охлаждения на механические свойства металла шва.