|
7. СТРОЕНИЕ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ
Работоспособность сварных мостовых конструкций зависит и от
структуры сварных соединений. В процессе сварки происходит расплавле-
ние металла и нагрев участков металла, прилегающих ко шву, в интервале
температур «солидус – температура окружающей среды».
Кристаллизация металла шва у границы с нерасплавившимся основ-
ным металлом протекает быстро. К центру сварочной ванны длительность
пребывания металла в расплавленном состоянии увеличивается. Первичная
кристаллизация шва начинается от частично оплавленных зерен основного
44
металла в виде растущих дендритов в направлении, обратном теплоотводу,
т.е. в глубь сварочной ванны (рис. 22).
Рис. 22. Образование сварного шва
Образовавшиеся столбчатые кристаллы имеют аустенитную струк-
туру. При переохлаждении относительно температуры A
3
начинается пере-
кристаллизация аустенита в феррит. Вследствие ускоренного охлаждения
на воздухе переохлажденный ниже температуры А
1
аустенит распадается в
мостовой стали на мелкодисперсную смесь феррита и цементита (сорбит,
троостит, бейнит или их смеси).
Рис. 23. Строение зоны термического влияния сварного соединения:
1 – участок неполного расплавления; 2 – участок перегрева; 3 – норма-
лизации; 4 – участок неполной перекристаллизации; 5 – участок рекри-
сталлизации; 6 – участок старения
45
Зона основного металла, прилегающего ко шву, в котором под воз-
действием термического цикла сварки произошли фазовые и структурные
изменения, называется зоной термического влияния.
Рассмотрим основные ее участки (рис. 23).
Участок неполного расплавления (температурный интервал «солидус
– ликвидус») характеризуется частичным оплавлением зерен основного
металла. В зависимости от режима сварки его ширина находится в преде-
лах 0,1…0,5 мм и характеризуется крупным зерном после охлаждения.
Участок перегрева имеет температурный интервал Т
С
– 1100 °С.
Сталь при этой температуре находится в состоянии аустенита, имеющего
крупное зерно. Ширина участка составляет 3…4 мм. Указанные участки,
имеющие крупнозернистую структуру, характеризуются пониженной
ударной вязкостью металла.
Участок нормализации (1100 °С – A
3
) после охлаждения имеет мел-
козернистую структуру с высокими механическими свойствами. Ширина
его находится в пределах 0,2…5 мм.
Участок неполной перекристаллизации (А
3
– А
1
) при нагревании со-
стоит из феррита и аустенита. Поэтому если до нагрева мостовая сталь
имела крупнозернистую структуру феррита и перлита, то после охлажде-
ния наряду с мелкими зернами перлита будут наблюдаться крупные зерна
феррита. Ширина этого участка колеблется от 0,1 до 5 мм.
Участок рекристаллизации (А
1
– 550 °С) по структуре незначительно
отличается от основного металла. Если до сварки сталь подвергалась пла-
стической деформации (сортовой и листовой прокат), то при нагревании в
нем происходит процесс рекристаллизации. При этом прочностные свой-
ства данного участка снижаются вследствие снятия наклепа. Ширина уча-
стка составляет 0,1…1,5 мм.
Участок старения (500…100 °С) в процессе сварки не претерпевает ви-
димых структурных изменений. Однако вследствие ускоренного охлаждения
стали в этом интервале образующийся феррит при комнатной температуре
содержит повышенное содержание азота, углерода, кислорода, что с течением
времени приводит к выделению по границам зерен феррита дисперсных ок-
сидов, нитридов, карбидов, снижающих ударную вязкость стали. Это может
быть одной из причин разрушения мостовых конструкций.
Наличие легирующих элементов в мостовых сталях тормозит распад
аустенита и снижает критическую скорость закалки стали. Поэтому на участ-
ках зоны термического влияния, где металл нагревается выше А
1
, при повы-
шенных скоростях охлаждения возможно образование закалочных структур.
Необходимо также учитывать при оценке работоспособности мостовых кон-
струкций, что при сварке термически упрочненных сталей на участках рекри-
сталлизации и старения может произойти отпуск стали с образованием струк-
туры сорбита отпуска и вследствие этого снижение ее прочностных свойств.
46
Рассмотренные особенности строения сварного шва и его зоны терми-
ческого влияния необходимо учитывать при разработке технологического
процесса сварки мостовых конструкций и их работоспособности
.
Do'stlaringiz bilan baham: |
