Характеристика металл шва

Эксплуатационные характеристики сварного соединения [1,9,16] определяются химическим составом и структурой основного металла и металла шва, поэтому их анализ необходим при разработке технологического процесса сварки.

 

Расчетное определение химического состава металла шва

 

Сварной шов состоит из основного и наплавленного металлов, которые перемешиваются, образуя сварочную ванну. При этом   легирующие элементы из основного металла (Э_о) и проволоки (Э_н) в количестве, пропорциональном доле участия  металле в шве основного (θ_О) и наплавленного (θ_н) металла, соответственно_, формируют содержание элементов (Э_исх) в исходном составе металла шва [12-18]:

 

                                                                       (18)

 

Доли участия основного и присадочного металла в шве равны:

 

                                                (17)

 

где F _о – площадь основного металла в металле шва, мм²;

Т.к. шов формируется кроме объема расплавляемого присадочного металла так же и объемом расплавленного основного металла, то его площадь равна:

 

F _о = F _ш - F _н                                                                           (16)

В результате взаимодействия с защитной средой – газом или шлаком в сварочной ванне конечное содержание легирующих элементов в шве (Э_ш) может существенно отличаться от исходного. Изменение химического состава металла шва может быть учтено расчетами по математическим моделям [21] или с помощью коэффициентов перехода элементов в шов:

Э_ш = μ_эЭ_исх                                                                                           (19)

 

Значения коэффициентов перехода элементов зависят от свойств окислительной среды и могут быть определены по данным [15-18].

 

Оценка структуры металла в сварном соединении

 

Структура металла шва определяется также  по диаграмме Шеффлера.

При этом для определения эквивалентов по никелю Э_Niш и хрому Э_Сrш необходимо пользоваться формулами:

 

Э_Niш=%Ni+30%C+30%N+10%В+0,5%Мn                                          (22)

Э_Сrш=%Сr+2%Аl+%V+5%Тi+1,5%S+2%Nb+2%Мо+1,5%W               (23)                                                                (4.27)

Определив Э_Niш и Э_Сrш, наносят на диаграмму Шеффлера точку, соответствующую структуре шва.

Структура шва обычно отличается от структуры основного металла. Так, для аустенитных сталей структура шва должна быть аустенитно-ферритной. Для ферритной стали структура шва ферритно-аустенитная. Двухфазная структура обеспечивает лучшие эксплуатационные характеристики шва вследствие более мелкого зерна.