Строение зоны термического влияния

Под влиянием тепла дуги, происходит не только плавление металла в месте образования шва, но и нагрев околошовной зоны или зоны термического влияния. В результате чего, меняется размер и форма зерен основного металла, по мере удаления от оси симметрии шва.

По этому признаку в зоне термовлияния (ЗТВ) различают следующие участки:

1. Участок НЕПОЛНОГО РАСПЛАВЛЕНИЯ (1539 – 1500 град) –

характеризуется частично оплавленными зернами основного металла. Этот участок или зона сплавления, определяет прочность сварного соединения. Если кристаллиты и зерна основного металла хорошо срослись или как бы проникли друг в друга, то соединения будет обладать высокой прочностью. Это характерно тогда, когда химический состав электродного или присадочного металлов совпадают.

Однако это не всегда бывает так, при разнице в химическом составе. Тогда на границе между основным металлом и металлом шва, образуется оксидная пленка, снижающая прочность. Ширина участка неполного расплавления небольшая и составляет от 0,1 до 0,4 мм. 0

2. Участок ПЕРЕГРЕВА (1500-1100 С)

характеризуется крупнозернистой структурой, с размерами зерен до 12 раз превышающими исходные зерна основного металла. Перегрев понижает механические свойства, главным образом пластичность и ударную вязкость. Разрушение сварного соединения, по основному металлу, обычно происходит по этому участку. Ширина участка, зависит от химического состава стали (например, у легированных сталей, имеющих меньшую теплопроводность, она большая) и от времени выдержки при температуре 1500 – 1100 град и в среднем составляет 3-4 мм.

3. Участок НОРМАЛИЗАЦИИ или ПОЛНОЙ ПЕРЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ (1100 – 900 град)

Эта температура несколько превышает критическую, при которой происходит преобразование кристаллической ячейки объемно-центрированного куба (альфа – железа или структуры феррита), в кристаллическую ячейку гранецентрированного куба (гамма-железа или структуры аустенита). В результате чего, зерно измельчается и при охлаждении сохраняется. Именно так проводится термообработка называемая нормализацией, от чего и произошло название этого участка. Благодаря мелкозернистому строению, механические свойства металла на этом участке выше, по сравнению с основным металлом. Ширина участка составляет 1-4 мм.

4. Участок НЕПОЛНОЙ ПЕРЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ (900 – 700 град) –

характеризуется смесью мелких зерен, в которых произошла перекристаллизация, и довольно крупных зерен основного металла. Неравномерное кристаллическое строение на этом участке, приводит к некоторому снижению механических свойств.

5. Участок РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ (700 – 500 град) –

здесь происходит восстановление формы зерен от деформированной, полученной в результате прокатки, штамповки и др., до глобулярной. Этот участок характерен только для катанных сталей, т.е. прошедших обработку давлением. У литых сталей, т.е. деталей изготовленных методом литья в формы, этот участок отсутствует.

6. Участок СИНЕЛОМКОСТИ (500 – 200 град) –

характерен тем, что на светлом металле появляются цвета побежалости (синего, фиолетового оттенка). На этом участке размер и форма зерен основного металла не меняются, но возможно выделение между границ зерен неметаллических включений, снижающих в этом месте пластичность.

При меньшей, чем 200 град. Температуре, каких-либо изменений с основным металлом не происходит.

Ширина зоны термического влияния зависит от количества тепла вводимого в металл при сварке за единицу времени и способа сварки. При сварке на больших токах ее ширина будет меньшая и наоборот. При ручной дуговой сварке покрытыми электродами ширина зоны термовлияния составляет 5 -7 мм, а при газовой сварке может достигать 20-25 мм в зависимости от толщины металла, что объясняется меньшей, чем у дуги, температурой пламени.

Чем меньше ширина зоны термического влияния, тем на меньшей ширине происходят структурные изменения, тем выше механические свойства сварного соединения.