Рисунок 1. Схема строения зоны термического влияния сварного шва при дуговой сварке
При сварке плавлением в сварном соединении можно выделить три основные области.
Область I, в которой металл находился в жидком и твердожидком состоянии - нагрев выше температуры солидуса.
Зона №1 - металл шва (метал в жидком состоянии)
Зона №2 - зона сплавления- неполного расплавления (металл находился в твердожидком состоянии). Эта зона является переходной зоной между расплавленным и твердым металлом. Она представляет собой узкую полоску основного металла, которая при сварке находится при температурах ниже линии ликвидуса, но выше солидуса.
Область I – это область, в которой происходит существенное изменение: химического состава, структуры, формируется значительная химическая неоднородность, что обуславливает наибольшую вероятность образования дефектов.
Структура сварного шва.
Для швов столбчатого строения большое значение имеет схема кристаллизации.
Столбчатые зерна (кристаллиты) – удлинённых дендриты
|
|
Различают следующие схемы кристаллизации:
а б в
Линейная (а) - оси кристаллитов не искривляются, металл шва имеет минимальную пластичность.
Плоская (б) – оси кристаллитов изогнуты только в одной плоскости, пластичность металла шва более высокая.
Объемная (в) - оси кристаллитов изогнуты в объеме сварочной ванны, наилучшая пластичность металла шва.
Область II – область термического влияния – температура нагрева выше начала фазового превращения и до температуры Тс.
1. Зона полной перекристаллизации (зона перегрева) – образование в закаливающихся сталях закалочных структур, рост зерна, образование ГТ и ХТ.
Участок полной перекристаллизации подразделяется на две зоны:
- зона перегрева – №3: 1100 - Т°С)
Участок перегрева ограничивается со стороны шва температурой участка неполного расплавления, а со стороны основного металла – температурой, примерно 1100°С. На этом участке наблюдается перегрев и рост аустенитного зерна. В процессе остывания образуется крупнозернистая структура. Участок перегрева характеризуется образованием в закаливающихся сталях закалочных структур с пониженной пластичностью и особенно низкой вязкостью, ростом зерна, большой вероятностью образования ГТ и ХТ;
- зона нормализации – №4: Т = А3 - 1100°С.
Участок нормализации охватывает температурный интервал 900 - 1100°С, что несколько выше точки Ас3. На этом участке происходит образованием мелкозернистой структуры. Длительность пребывания стали при этих температурах невелика, зерно аустенита не успевает вырасти. Последующая перекристаллизация приводит к получению равноосной структуры феррита и небольшого количества перлита. Ширина этого участка в зависимости от способа и режима сварки изменяется от 1,2 до 4 мм.
|
|
2. Зона частичной перекристаллизации – при сварке закаленного металла происходит разупрочнение – уменьшениедлительной прочности.
Перекристаллизация – образование новой фазы путем зарождения и роста кристаллов в твердом состоянии.
Область III - область термомеханического влияния – температура нагрева ниже температур начала фазовых превращений.
Область термомеханического влияния – состоит из трех зон:
- зона рекристализации (высокого отпуска Т = 500ºС – АС1);
- зона старения: среднего отпуска Т = 300-500°С;
низкого отпуска Т = 100 -300ºС
Зона рекристаллизации - разупрочнение металл – снижение длительной прочности, увеличение склонности к коррозионному растрескиванию при эксплуатации.
На этом участке в сталях, подвергавшихся до сварки пластической деформации наблюдается развитие процесса рекристаллизации. На этом участке в интервале температур 450÷700°С наблюдается рост новых равноосных зерен из раздробленных при пластической деформации зерен.
Справка: Аустенитные стали – снижение стойкости к МКК: образование по границам зерен Cr23С6 (уменьшение концентрации Cr<12%) – стабилизация Ti, Nb, Zr (больше сродство к углероду – образования карбидов этих элементов)
Зона старения - участок низкого отпуска Уменьшение δ и КС (незначительное).
(участок синеломкости) охватывает температурный интервал 100 -300ºС, при которой появляются синие цвета побежалости на поверхности металла.
1. Зона разупрочнение металла 500ºС – АС1 – снижение длительной прочности, увеличение коррозионного растрескивания при эксплуатации.
2. 100 -300ºС Уменьшение δ и КС (незначительное).