вследствие чего деформации протекают без нарушения сплошности металла.

В тех случаях, когда металл шва и околошовной зоны в процессе охлаждения претерпевает фазовые или структурные превращения, связанные с изменением его удельного объема и значительным ухудшением пластических свойств, трещины могут возникать и в области низких температур — ниже 200 °С. Подобные явления имеют место, например, при сварке закаливающихся сталей. Такие трещины называются холодными. Они могут быть поперечными (в шве, чаще в околошовной зоне), а также располагаться параллельно границе сплавления (отколы).

Появление холодных трещин связывают с фазовыми и структурными превращениями, продуктами которых являются структуры с низкими пластическими свойствами (например, мартенсит), а также с влиянием водорода.

По сравнению с другими структурными составляющими, мартенсит характеризуется высокой твердостью (НВ 500—600), весьма малой пластичностью и повышенным удельным объемом (табл. 42). В связи с этим структурные превращения аустенит — мартенсит связаны с наиболее значительным увеличением объема.

Удельный объем структурных составляющих стали .

Мартенситные превращения основной части аустенита обычно протекают при пониженных температурах (300—400 °С), когда металл уже приобрел значительную прочность, а распад остаточного аустенита может продолжаться даже при температуре 200 °С и ниже. Поэтому образование в металле хрупкой прослойки с повышенным удельным объемом сопровождается структурными напряжениями, что и способствует возникновению трещин.

Фазовые и структурные превращения наблюдаются на участке околошовной зоны, который нагревается выше температур полиморфного превращения. Характер конечной, образующейся здесь структуры металла зависит от химического состава основного металла и скорости нагрева и охлаждения. Так, углерод и большинство легирующих элементов увеличивают устойчивость аустенита и уменьшают скорость его превращения. Поэтому легированный аустенит может распадаться при более низкой температуре, чем нелегированный, и образовывать метастабильную структуру мартенсита.

Из типичной С-диаграммы изотермического превращения аустенита в углеродистой стали (рис. 185) видно, что чем больше переохлаждается аустенит ниже температуры Ап, тем более неравновесные структуры образуются в результате его распада.

Наибольшее влияние на характер структуры, образовавшейся в результате превращения аустенита, оказывают скорость охлаждения и длительность пребывания аустенита в интервале температур наименьшей его устойчивости (Тт\п = 500 -ь 600 °С). Для каждой стали существует своя критическая скорость шКр охлаждения в этом

АГзАустенит

•— 1п СЭ СЭ сэ сэ сэ сэ сэ сэ сэ—

*- N 1г) О СЭ О ООО СЭ

г, сек

тт

Рис. 185. Диаграмма изотермического превращения аустенита в углеродистой стали.

температурном интервале, превышение которой (т0 икр) приводит к появлению в структуре металла мартенсита.

Если скорость охлаждения ниже критической (ад, аукр), то распад аустенита произойдет в верхнем субкритическом интервале температур (Тм — Т^п) и продуктами превращения будут структуры типа перлита. Наличие легирующих добавок сдвигает С-диаг-рамму вправо (рис. 186), а потому снижает и величину критической скорости охлаждения (аУк'р икР). Следовательно, для получения перлитной структуры здесь потребуется более замедленное охлаждение металла, чем для обычной углеродистой стали.

Основными параметрами термического цикла околошовной зоны являются (рис. 187):

1)максимальная температура нагрева Ттах;

2)скорость ни., нагрева при 700—1000 °С;

3)скорость къ охлаждения при 500—600 °С;