отпуск закаленных участков в шве или в зоне термического влияния: для сварных соединений перлитной стали с хромистой, содержащей 12% Сг; при сварке аустенитной стали с низколегированной, склонной к закалке; наконец, для сварных соединений, эксплуатирующихся при высоких температурах, чтобы сохранить стабильность их размеров.

§ 60. СВАРИВАЕМОСТЬ СТАЛИ С МЕДЬЮ И ЕЕ СПЛАВАМИ

Сварка стали с медью и ее сплавами, а также наплавка сплавов меди на сталь позволяют не только создать рациональные сварные конструкции, но и обеспечить значительную экономию цветного металла. Для оценки свариваемости стали с медью и ее сплавами следует прежде всего сопоставить между собой химико-физические свойства этих металлов:

Группа в периодической системе

Атомный номер.

Атомная масса.

Количество электронов в наружном слое атома.

Тип кристаллической решетки . .

а — о. ц. к.

Параметры, А. а = 3,61 аа = 2,86

Атомный радиус, А.1,28 1,41

Температура плавления, °С . . . .1083 1535

» кипения, °С.2310 2450

Коэффициент линейного расширения на 1° С.16,8 • 10-« 12 - 10-«

Коэффициент теплопроводности,

калЦсм ■ сек • °С).0,95 0,16

Удельная теплоемкость, кал/(г-°С)0,09 0,115 Удельное электросопротивление,

ом- м.1,72 • Ю-8 12 • Ю~8

Плотность, г/см3 .8,93 7,85

Как видим, наблюдается некоторая близость кристаллохими-ческих свойств меди и железа (тип кристаллической решетки при повышенных температурах, параметры, атомные радиусы, количество электронов в наружном слое атома). Поэтому медь с железом образует раствор с предельной растворимостью Ее в расплавленной меди —3% (см. рис. 215). В равновесном же состоянии (при комнатной температуре) меди ва-железе растворяется до 0,3%, а железа в меди до 0,2%. Ухудшает их взаимную растворимость присутствующий в стали С, а улучшает — Б! и Мп. Следует также отметить, что хрупких интерметаллидов медь с железом не образует.

Более существенная разница в физических свойствах ухудшает свариваемость этих двух металлов (пониженная температура плавления меди, резко отличные по величине теплофизические коэффи-

циенты). Кроме того, отрицательно влияет также повышенная окисляемость меди и значительное поглощение ею газов.

Основной проблемой свариваемости стали с медью и ее сплавами является образование встали, находящейся в контакте с жидкой медью или сплавом меди, околошовных трещин, заполненных цветным металлом (рис. 241). Возникновение подобных трещин объясняется расклинивающим действием жидкой меди, проникающей в микронадрывы в стали по границам зерен при одновременном действии и термических напряжений растяжения. Начальное проникновение меди по границам зерен стали, протекающее под влиянием капиллярного эффекта, диффузии и растворения стали в меди, облегчается далее тем, что поверхностная энергия на границе Fey — Сиж примерно в два раза меньше, чем на границе Fef—Fey. Поэтому прочность границы зерна, находящейся в контакте с жидкой медью, оказывается сниженной, а развивающиеся напряжения растяжения —достаточными для окончательного разрыва ослабленной границы и мгновенного заполнения медью образовавшейся трещины. Проникновение цветного металла в сталь на глубину 2,5 мм в некоторых случаях снижает статическую, Рис. 241 3она СПЛавления при на-и особенно усталостную, проч- плавке бронзы Бр. А5 на сгаль СтЗ. ность стали.

На глубину проникновения меди или ее сплава в сталь влияют следующие факторы:

1)химический состав как стали, так и цветного металла. Например, бронзы, легированные Ni, Al, Si, менее проникают в сталь, чем оловянные или латуни; в аустенитных сталях развитие трещин большее;

2)доля расплавляемой в соединении стали, время контактирования стали с жидкой фазой. В этом отношении наилучшие результаты достигаются, если сталь вообще не расплавлять. Если же ограничить максимальную температуру нагрева стали до 1450° С, то длительность контакта ее с жидкой фазой составит —1,5—4 сек. Этим обеспечится получение качественного соединения.

Ухудшает свариваемость стали с медными сплавами образование в околошовной зоне у границы сплавления промежуточных хрупких прослоек (рис. 242). Их возникновение и развитие связано с диффузией некоторых элементов 'из стали и сплава меди. Чтобы предупредить образование прослоек такого типа, следует применять