При сварке сплавов, естественно и искусственно состаренных, структурные изменения в зоне термического влияния зависят от вида старения, однако в обоих случаях наиболее полные превращения наблюдаются при длительном тепловом воздействии на металл. Для сплавов, подвергающихся, например, естественному старению (сплавы АВ системы А1 — Си — с упрочняющей фазой Д^м; сплавы Д1 и Д16 системы А1 — Си — с упрочняющими фазами СиА12 и А12СиЛ^ и др.), можно отметить такие характерные участки в зоне термического влияния:

1)участок неполного расплавления с увеличенной шириной границ между зернами;

2)участок частичного распада пересыщенного твердого раствора с пониженной по сравнению с основным металлом твердостью. Здесь уменьшается ширина границ между зернами, но заметно неравномерное распределение легирующего элемента по объему зерна;

3)участок полного или частичного отжига. Наибольшее разупрочнение и наименьшая твердость металла на этом участке наблюдаются при нагреве до 350 °С. По мере снижения температуры нагрева эффект возврата снижается повторным действием естественного старения, в связи с чем твердость металла повышается и достигает значений, свойственных металлу вне зоны термического влияния. Для участка отжига характерно укрупненное зерно с увеличенной по толщине сеткой включений второй фазы.

Разные механические свойства участков зоны термического влияния и металла шва, получаемые при сварке плавлением термически упрочняемых алюминиевых сплавов, подобных дуралюмину, приводят к тому, что прочность сварных соединений по сравнению с основным металлом снижается в среднем на 50—60%, причем одновременно уменьшается и пластичность. Различия'в структурах различных участков также снижают коррозионную стойкость металла и усиливают его склонность к межкристаллитной коррозии.

Получение с помощью сварки плавлением равнопрочных основному металлу сварных соединений из термически упрочняемых алюминиевых сплавов до последнего времени остается сложной и еще Не вполне решенной проблемой.

Холодна я (холодно-прессовая) сварка алюминия и его сплавов выполняется без нагрева металла. Стремительное развитие производства и применения А1 потребовало улучшения процессов его сварки. Существующие способы сварки А1 плавлением («горячие» способы) в ряде случаев оказались не вполне удовлетворительными. С весьма положительными результатами лет 20 назад началось использование холодной сварки А1. Сейчас, с увеличением производства А1, возрастает применение и холодной сварки. Она улучшает и удешевляет производство изделий из А1 и его сплавов.

§ 57. СВАРИВАЕМОСТЬ ТИТАНА И ЕГО СПЛАВОВ

Свойства титана и его сплавов. Среди металлов и сплавов титан и его сплавы занимают особое положение, что объясняется наличием у них комплекса ценных физико-химических и механических свойств. К этим свойствам относятся малая плотность (4,5 г/см3), высокая прочность при нормальной и повышенной температурах, высокая коррозионная стойкость в различных агрессивных средах и в атмосферных условиях. Уже известны титановые сплавы, которые по прочности более чем в три раза превосходят углеродистую сталь, а по коррозионным свойствам не уступают высоколегированной нержавеющей стали. Естественно, что эти сплавы — ценнейший конструкционный материал, применение которого в таких отраслях промышленности, как судостроение, энергетика, ракетно-реактивная техника, химическое машиностроение и т. п., непрерывно растет.

Некоторые физические свойства титана в сопоставлении со свойствами других металлов приведены в табл. 51. Сравнительные данные о механических свойствах титана и некоторых сплавов его и других металлов представлены в табл. 52.

Физические свойства титана и других металлов

Как видим, титан и, особенно, его сплавы обладают значительно большей удельной прочностью, чем конструкционные стали, алюминиевые и магниевые сплавы. Свойства титановых сплавов существенно зависят от выбранной системы легирования (табл. 53).

Вообще титан имеет две полиморфные формы: а-Тл с гексагональной решеткой, которая существует до 882 °С и Р-И с кубической объемноцентрированной решеткой, появляющейся в интервале нагрева от 882 °С до температуры плавления. Введение в титан легирующих элементов, обладающих ограниченной растворимостью в (3-фазе, повышает температуру полиморфного превращения и стабилизирует а-фазу (рис. 228, а). К таким элементам относятся