Авторский знак. Seosait21.ru Если Ты что-то здесь нашёл, то оставь отзыв. Сломай свою гордыню.
Ваша поддержка Your support

Кристаллизация металла при сварке.

Сварной шов при электро-дуговой сварке металлов образуется путем кристаллизации расплавленного металла сварочной ванны. Кристаллизацией называют процесс образования кристаллов металла из расплава металла при переходе из жидкого в твердое состояние. Сварочная ванна разделена на две области: переднюю( головную) и заднюю( хвостовую). В передней части горит электрическая дуга и происходит нагревание-расплавление металла, в хвостовой части - охлаждение и кристаллизация расплава металла. В процессе формирования шва выделяют первичную и вторичную кристаллизации. Первичной кристаллизацией называют непосредственный переход металла из жидкого состояния в твердое с образованием первичных кристаллитов( зерен): происходит при высоких скоростях охлаждения и затвердевания. Теплота отводится в основной металл, окружающий сварочную ванну. В общем виде процесс кристаллизации состоит из двух стадий: образования центров кристаллизации (зародышей) и роста кристаллов от этих центров. При первичной кристаллизации металла шва в качестве центров кристаллизации являются поверхности оплавленных зерен основного металла, окружающих сварочную ванну. При этом между основным металлом и металлом шва возникают общие зерна. Условную поверхность раздела между зернами основного металла и кристаллитами шва называют зоной сплавления при сварке.

При многослойной электро-дуговой сварке центрами кристаллизации становятся поверхности выросших кристаллитов предыдущего слоя. Рост кристаллитов происходит в результате присоединения к их поверхности отдельных атомов из окружающего расплава. В зависимости от формы и расположения кристаллитов в строении затвердевшего металла шва различают столбчатую и зернистую структуру. При столбчатой структуре кристаллиты имеют определенную ориентированность - вытянуты в одном направлении, противоположном направлению теплоотвода. Столбчатые кристаллиты имеют ячеистое, ячеисто-дендритное или дендритное строение. При ячеистом строении столбчатый кристаллит растет от поверхности общего центра в виде пачки тонких кристаллов, расположенных в пределах одного зерна и ориентированных в одном направлении: происходит при высокой скорости отвода теплоты. По мере снижения скорости теплоотвода характер строения изменяется, переходя к ячеисто-дендритной и дендритной форме. При дендритном строении в кристаллите получают развитие и оси второго и третьего порядков.

При зернистой структуре металла шва кристаллиты не имеют определенной ориентировки, а по форме напоминают многогранники. Такая структура характерна для основного металла и встречаются в швах с большим объемом сварочной ванны: при малых скоростях охлаждения расплава. Поэтому за кристаллизовавшийся металл шва в большинстве случаев имеет столбчатое строение. При сварке их размер в поперечном сечении обычно порядка 0,3 - 3,0 мм.

Первичная кристаллизация металла сварочной ванны имеет прерывистый характер. После начала кристаллизации через некоторое время происходит задержка в росте кристаллитов в связи с выделением скрытой теплоты плавления металла. По мере отвода теплоты процесс роста вновь убыстряется до следующей задержки. Так повторяется до полного затвердевания ванны, потому-то сварные швы имеют характерное слоистое строение. Столбчатые кристаллиты каждого последующего слоя являются продолжением кристаллитов предыдущего слоя. Образующиеся кристаллиты прорастают из слоя в слой.

В процессе кристаллизации ванны состав жидкого металла ванны непрерывно изменяется. Одновременно с кристаллизацией развиваются диффузионные процессы, стремящиеся к однородному составу металла как внутри кристаллитов, так и между затвердевшими кристаллитами. Однако из-за различия скоростей роста кристаллитов и процессов диффузии полного выравнивания состава не происходит.

В процессе кристаллизации сварочной ванны в металле шва возможно образование трещин. По расположению относительно оси шва бывают продольными и поперечными, в зависимости от величины трещин: микро- и макроскопическими (первые из них обнаруживаются с помощью микроскопа, а вторые - невооруженным глазом); в зависимости от температур, при которых они образуются, трещины разделяют на две группы: горячие (высокотемпературные) и холодные (низкотемпературные). Механизм их возникновения различен.

Горячие трещины - хрупкие межкристаллические разрушения металла шва и околошовной зоны, возникающие в процессе кристаллизации в твердо-жидком состоянии, при высоких температурах в твердом состоянии. Трещины располагаются по границам кристаллитов и вызывают межкристаллическое разрушение. Если возникающие в это время в металле растягивающие внутренние напряжения (вследствие линейной усадки при охлаждении) будут достаточно велики, то по прослойкам произойдет разрушение с образованием трещины. Если же процесс полного затвердевания расплава заканчивается до появления больших растягивающих напряжений, то горячие трещины не образуются. Образованию горячих трещин способствует содержание в металле шва примесей - серы, фосфора. Сера образует легкоплавкий сульфид железа FeS, располагающийся при кристаллизации по границам зерен и увеличивающий вероятность образования трещин. Узкие швы с глубоким проплавлением более склонны к образованию трещин, чем широкие швы с небольшим проплавлением. Для уменьшения опасности образования горячих трещин используют сварочные материалы с минимальным содержанием серы, углерода, фосфора; повышают в металле шва содержание марганца, который связывает серу в более тугоплавкое соединение - сульфид марганца; проводят рафинирование (очистку) расплава ванны от серы с помощью введения компонентов, содержащих кальций.

Холодные трещины в структуре металла располагаются как по границам, так и по телу зерен и представляют внутрикристаллические разрушения. Холодные трещины в сварных соединениях образуются при температурах 200 - 300°С, образуются в швах при сварке закаливающихся сталей. На склонность металла к образованию холодных трещин оказывают влияние повышенное содержание углерода и элементов, облегчающих закалку, наличие в шве водорода, загрязнение фосфором, быстрое охлаждение и наличие в швах внутренних напряжений. С целью уменьшения склонности металла к образованию холодных трещин используют материалы с минимальным содержанием фосфора, уменьшают насыщение сварочной ванны водородом и азотом, принимают меры для уменьшения внутренних напряжений.

Поры в электросварных швах получаются при первичной кристаллизации металла сварочной ванны в результате выделения газов. Поры представляют собой полости в швах, заполненные газом, имеющие сферическую, вытянутую или более сложные формы. Поры могут располагаться по оси шва, его сечению или вблизи границы сплавления. Они могут быть скрытыми в металле или выходить на поверхность, располагаться цепочками, отдельными группами или одиночно, могут быть микроскопическими и крупными (до 4 - 6 мм в диаметре). Поры при электросварке возникают за счет газов водорода, азота и оксида углерода, образующихся в результате химических реакций с выделением газовых продуктов, выделения газов в связи с разной растворимостью их в жидком и твердом металле, захватом газа из окружающей среды при кристаллизации сварочной ванны. Для уменьшения пористости в сварных швах надо тщательная подготовка поверхности основного и присадочного металлов под сварку (очистка от ржавчины, масла, влага, прокалка и т. д.), надежная защита зоны сварки от воздуха, введение в сварочную ванну элементов - раскислителей (из основного металла, сварочной проволоки, покрытия, флюса), стабильное соблюдение режимов сварки.

далее Импортные электроды.

ПОНРАВИЛОСЬ?
ПОДЕЛИСЬ с ДРУЗЬЯМИ: