ГлавнаяРазноеКакие виды трещин образуются при кристаллизации сварного шва и высоких температурах

Дефекты соединений при сварке металлов плавлением. Какие виды трещин образуются при кристаллизации сварного шва и высоких температурах


Кристаллизация металла шва и образование трещин

Кристаллизация металла шва и образование трещин

Категория:

Процессы при сварке

Кристаллизация металла шва и образование трещин

Кристаллизацией называется процесс образования зерен расплавленного металла при переходе его из жидкого состояния в твердое. Различают первичную и вторичную кристаллизацию. Первичная кристаллизация протекает при высоких скоростях охлаждения и перехода из жидкого в твердое состояние с образованием столбчатой структуры. Вторичная кристаллизация начинается с распада первичной структуры и заканчивается при низких температурах образованием устойчивых нераспадающихся микроструктур.

Температуры, при которых происходят первичная и вторичная кристаллизации стали, и характер образующейся при этом структуры металла в зависимости от содержания углерода определяют по диаграмме состояния железо — углерод.

Кристаллизация металла сварочной ванны начинается в зоне сплавления от твердых кромок свариваемых деталей. Началом кристаллизации являются неполностью оплавленные зерна на кромках металла. Они наращиваются затвердевающими частицами металла сварочной ванны и представляют собой зародыши или центры кристаллизации. Такие частицы имеют очень низкую концентрацию углерода. По мере снижения температуры ванны и приближения к температуре затвердевания зародыши обогащаются углеродом, концентрация которого доходит до 0,07%.

При затвердевании металла происходят два явления: первоначальное образование зародышей зерен и последующий их рост присоединением к ним новых зерен из сварочной ванны. Зародыши появляются первоначально на оси первого порядка, перпендикулярной плоскости отвода тепла. От оси первого порядка под углом возникают и растут зародыши на оси второго порядка. Могут образоваться зародыши и на оси третьего порядка и т. д., образуя кристаллиты, формой напоминающие деревья и называемые поэтому дендритами (от французского слова «дендрон» — дерево). Химический состав каждого дендрита может быть неодинаковым, что объясняет химическую неоднородность металла шва. Дендриты, образовавшиеся в конце процесса кристаллизации, загрязнены примесями в большей степени, чем первые затвердевшие дендриты, что наблюдается при низких скоростях охлаждения. Дендриты соприкасаются между собой и этим взаимно тормозят свое развитие. В результате этого их форма и направленность могут сильно искажаться.

Кристаллизация металла сварных швов имеет прерывистый характер. Под действием сил, появляющихся в процессе сварки и кристаллизации, металл сварочной ванны постоянно находится в движении. Эти силы придают металлу шва слоистый характер при любых условиях сварки. Чем сильнее теплоотвод и меньше объем жидкого металла, тем тоньше кристаллизационный слой. Слоистый характер затвердевшего металла выражается чешуйча-тостью шва. Кристаллизационные слои в любом сечении шва могут быть рассмотрены на специально подготовленных макрошлифах.

С возрастанием количества дендритов механическая связь между ними увеличивается, что повышает работоспособность металла шва. Число дендритов пропорционально скорости охлаждения.

При однопроходной сварке дендриты имеют форму столбиков, такую структуру называют столбчатой.

Зерна металла шва обычно имеют округлую форму. Зерна основного металла по форме отличаются от зерен металла шва тем, что они деформированы и вытянуты в направлении прокатки.

Находящиеся в сварочной ванне примеси и загрязнения (окислы, шлаки и др.) имеют более низкую температуру затвердевания, чем металл; они располагаются по границам зерен, ослабляя их сцепление между собой.

Форма шва влияет на расположение неметаллических включений. В широких и неглубоких швах эти включения вытесняются наверх и могут быть легко удалены; в узких и глубоких швах включения часто остаются между дендритами и зернами. При образовании между дендритами легкоплавких загрязнений, например сульфида железа FeS с температурой плавления 1190° С, в охлаждаемом шве могут появиться горячие трещины. Они возникают под влиянием растягивающей усадочной силы и называются трещинами усадочного характера.

Рис. 1. Схема кристаллизационных слоев в шве: а — поперечное сечение стыкового соединения, б — внешний вид (чешуйчатость) шва

Трещины могут возникнуть в металле из-за действия Бодорода. Атомарный водород соединяется в молекулы и создает большие давления внутри зерен, что приводит к образованию трещин.

Трещины возникают в металле под влиянием мартенситного превращения. Мартенсит обладает меньшей удельной плотностью (7,5 г/см3) по сравнению с удельной плотностью перлита (7,8 г/см3), это ведет к созданию дополнительных внутренних натяжений между частицами металла, что вызывает появления трещин.

Трещины могут возникать и от выпадения из растворов частиц сульфидов, фосфидов, нитридов, закиси железа и др., что объясняется внутренними натяжениями или напряжениями.

Читать далее:

Строение сварного соединения

Статьи по теме:

pereosnastka.ru

Трещины, образующиеся в соединениях при сварке

В процессе сварки происходит резкий местный нагрев и охлаждение сварного соединения.

При охлаждении происходит затвердевание и уменьшение объема металла, вызывающее образование усадочных раковин и остаточных напряжений. Если величины остаточных напряжений превзойдут предел прочности металла, то образуются трещины в сварном соединении. Трещины могут привести к неисправимому браку сварного соединения.

Горячие трещины — микроскопические и макроскопические трещины, образующиеся в сварных соединениях и имеющие характер несплошности или надреза. Такие трещины образуются при высоких температурах, близких к температуре плавления при кристаллизации металла. Трещины могут возникнуть из-за жесткого закрепления свариваемых деталей, удерживающего от усадки металла шва.

Вероятность появления горячих трещин увеличивается с увеличением в металле шва элементов, которые образуют химические соединения с низкой температурой затвердевания, элементов-карбидообразователей и элементов с ограниченной растворимостью в железе.

Сера и углерод способствуют образованию горячих трещин, а марганец препятствует, так как обладает способностью связывать серу в тугоплавкое соединение.

Элементы-карбидообразователи — хром, молибден, вольфрам, ванадий, титан, которые при кристаллизации шва образуют карбиды с низкой температурой плавления в виде прослоек между кристаллами.

Химические элементы с ограниченной растворимостью в железе, температура плавления которых ниже температуры плавления железа, располагаясь по границам кристаллов, снижают сопротивление металла шва к образованию горячих трещин; к таким элементам относится медь.

Холодные трещины образуются в сварных соединениях из среднелегированных и высоколегированных сталей при нормальной температуре и при температурах ниже 200 °С. Они проявляются после окончания сварки через некоторое время и распространяются в течение нескольких часов или суток вдоль и поперек сварного шва и околошовной зоны.

Образование холодных трещин в сварном соединении можно предупредить предварительным и сопутствующим подогревом, использованием сварочных материалов с минимальным содержанием водопроизводящих компонентов, термической обработкой после сварки, применением правильной технологии.

otdelka-profi.narod.ru

Природа образования горячих трещин при сварке

ТЕОРИЯ сварочных процессов

І—*

Горячими трещинами называются хрупкие межкристаллитные разрушения сварного шва или околошовной зоны, возникающие в области температурного интервала хрупкости в результате воздействия термодеформационного сварочного цикла. j Горячие трещины чаще всего возникают в сплавах, обладающих выра­женным крупнокристаллическим строением, с повышенной ло­кальной концентрацией легкоплавких фаз. Согласно общеприня­тым представлениям, они возникают в том случае, если интен­сивность нарастания деформаций в металле сварного соединения в период остывания приводит к деформациям большим, чем его пластичность в данных температурных условиях. Способность сварного соединения воспринимать без разрушения деформации, вызванные термодеформационным циклом сварки, определяет уровень его технологической прочности.

В МВТУ им. Н. Э. Баумана Н. Н. Прохоровым была разработана теория технологической прочности металлов при сварке, согласно которой сопротивляемость сварного соединения образованию го­рячих трещин определяется тремя основными факторами: плас­тичностью металла в температурном интервале хрупкости, значе­нием этого интервала и характером нарастания деформации при охлаждении (темпом деформации сварного соединения).)

Графически эти представления наглядно могут быть про­иллюстрированы графиками, представленными на рис. 12.43. Кривые пластичности П характеризуют изменение пластичности сварного соединения в т. и.х., а кривые е — интенсивность нарас­тания деформаций в сварном соединении в процессе остывания или темп деформации де/дТ.

На рис. 12.43,а показано влияние величины минимальной пластичности в т. и.х. на сопротивляемость сварного соединения образованию горячих трещин. При этом принято, что деформа­ционная способность сплава в т. и.х. определяется его пластич­ностью, так как при температурах в области Гс упругой деформа­цией можно пренебречь ввиду ее незначительности. При тех же значениях т. и.х. и темпа деформации dejdT сплав, обладающий большей пластичностью — П3, трещины не даст, так как возника­ющий темп деформации (кривая е) недостаточен для исчерпания его пластичности.

У сплава, пластичность которого характеризуется кривой 2, в момент, определяемый точкой А, значения пластичности и воз­никающей деформации равны — кривые касаются. Это критиче­ский случай. В сплаве, обладаю­щем пластичностью в т. и.х., харак­теризуемой кривой 1, при том же темпе деформации е и температу­ре, соответствующей точке Б, про­изойдет исчерпание пластических свойств и образуется трещина.

Ч'аким образом, чем больше плас­тичность сплава в т. и.х., тем при равных прочих условиях меньше вероятность образования горячих трещин. I

Значение пластичности Я и ха­рактер ее изменения в т. и.х. за­висят от химического состава сплава, схемы кристаллизации сварного шва, развития химиче­ской и физической неоднородности и других факторов, значение и степень влияния которых сущест­венно зависят от методов, прие­мов сварки, применяемых режи­мов и т. д.

Нис. 12.43. Графическая иллюстра­ция теории технологической прочно­сти при кристаллизации

На рис. 12.43, б представлен случай, когда сплавы при одина­ковой минимальной пластичности отличаются протяженностью тем­пературного интервала хрупкости.

При этом принято, что характер изменения пластичности в т. и.х. у всех трех рассматриваемых спла­вов одинаков и пластичность оста­ется практически неизменной на всем протяжении т. и.х.

В этом случае[чем больше про­тяженность температурного ин­тервала хрупкости, тем больше ве­роятность возникновения трещи­ны. Значение_т. и.х., так же как и значение минимальной пластич­ности, зависит от многих факто­ров, поддающихся управлению,

главные из которых — химический состав свариваемых материа­лов и применяемых присадочных проволок, покрытия электродов, флюсы, режим сварки, определяющий форму шва, схему кри­сталлизации, и процессы структурообразования в шве и околошов­ной зоне, размер зерна, характер и интенсивность протекания лик- вационных и сегрегационных процессов и др.

На рис. 12.43, в рассмотрено влияние темпа деформацииde/dT при одинаковых значениях П и т. и.х. В сварном шве, при кристал­лизации которого возникает темп де­формации е, характеризуемый кри­вой /, при температуре Ті появится трещина, так как в этот момент зна­чение деформации превысит пластич­ность соединения в т. и.х. Для соеди­нения, темп деформации которого обозначен кривой 2, точка касания при температуре Тг будет крити­ческой.

Рис. 12.44. Взаимосвязь значе­ния эффективного интервала кристаллизации и сопротивляе­мости образованию горячих тре­щин

Сплав, характеризуемый кривой 3, трещины не образует; более того, он имеет еще и некоторый запас пластичности Д/7. Таким образом, чем меньше темп деформации в т. и.х., тем меньше вероятность образования горячих трещин. Темп дефор­мации, характеризуемый наклоном кривой е к оси температур и кривизной самой кривой, зависит от усадки сплава и деформаций, развивающихся в околошовной зоне. Следует иметь в виду, что деформация в сварном шве, обусловленная кристаллизационными и структурными процессами при остывании, распределяется по се­чению весьма неравномерно: участки шва с более высокими тем­пературами и вследствие этого менее прочные деформируются больше, чем участки, прилегающие к зоне сплавления и охлаждаю­щиеся более интенсивно. Такое неравномерное распределение деформаций в сварном шве и т. и.х. иногда называют концентра­цией деформаций.

Для равновесных условий кристаллизации акад. А. А. Бочвар связывает вероятность образования горячих трещин с эффектив­ным интервалом кристаллизации Т9ф, определяемым как интервал температур, заключенный между температурой образования кристаллического каркаса внутри расплава и температурой соли­дуса. На рис. 12.44 изображен участок бинарной диаграммы со­стояния. По вертикальной оси отложены температура Т, линей­ная усадка сплава є и критическая скорость vKp, определяющая уровень технологической прочности сплава.

Штриховой линией нанесены температуры образования крис­таллического каркаса. Заштрихованная область соответствует значениям эффективного интервала кристаллизации Тэф. Из приве­денных кривых видно, что с увеличением ГЭф возрастает линейная усадка є. а уровень технологической прочности (скр) падает.

ВИДЫ ГОРЯЧИХ ТРЕЩИН

По температуре возникновения горячие трещины подразделя­ют на кристаллизационные, возникающие в области температур солидуса, и подсолидусные, температура образования которых ниже температуры окончания процесса затвердевания.

По расположению в сварном соединении различают горячие трещины в шве, в зоне сплавления, в околошовной зоне, а также в зависимости от ориентировки их относительно направления сварки — продольные и поперечные. Во всех случаях вероятность образования трещин определяется соотношением пластических свойств соединений в т. и.х. и темпом деформаций. Однако сте­пень влияния отдельных технологических и металлургических факторов для каждого вида может быть существенно различной в связи с неодинаковыми условиями формирования химической и физической неоднородности в различных зонах сварного соеди­нения. Особо следует выделить трещины повторного нагрева, образующиеся в ранее наложенных валиках при многослойной сварке в результате термодеформационного воздействия от свар­ки последующих слоев.

Рис. 12.46. Смещение кристал­лизационных слоев в резуль­тате деформаций

Кристаллизационные трещины образуются, как правило, в сварном шве и реже в зоне полуоплавленных зерен. На рис. 12.45 представлены характерные места расположения горячих кристал­лизационных трещин в сварном соединении. Подсолидусные тре­щины возникают в интервале температур второго минимума пластичности, расположенного ниже температуры солидуса. Сварной шов вследствие неравновесного процесса кристаллиза­ции пересыщен дефектами кристаллической решетки, в том числе и вакансиями, которые при растяжении активно перемещаются к границам, расположенным перпендикулярно действующим уси­лиям. Такие скопления вакансий сильно ослабляют границы и создают предпосылки для возникновения зародышей разрушения. Необходимые условия для возникновения разрушения — межзе - ренная деформация или проскальзывание, возникающие как следствие воздействия термодеформационного цикла сварки. О наличии такого вида деформации свидетельствуют смещения кристаллизационных слоев на поверхности сварных швов (рис. 12.46). Смещения нередко сопровождаются значительной пластической деформацией в пограничных областях. Если по гра-

Рис. 12.45. Характерные места рас­положения горячих трещин:

/ — продольные по центру шва; 2 — по границам кристаллитов; 3 — попе­речные в зоне сплавления; 4 — про­дольные в зоне сплавлення

ницам зерен существуют скопления вакансий, микропор, приме­сей, особенно примесей внедрения, поверхностная энергия, необ­ходимая для зарождения трещины, при межзеренном проскаль­зывании уменьшается. В том случае, если граничная диффузия проходит энергично, то полости, образующиеся по границам зе­рен, быстро заполняются и межзеренного разрушения не проис­ходит.

Преимущественные места зарождения подсолидусных тре­щин — ослабленные включениями и несовершенствами строения границы кристаллитов, где межзеренные проскальзывания наибо - ле выражены; чаще всего это участки, прилегающие к зоне - сплавления, и поперечные границы зерен в центре шва. С увеличе­нием размеров зерна увеличивается и проскальзывание, а следо­вательно, и вероятность образования трещин. Добавки в металл легирующих элементов, как правило, увеличивают сопротивление движению вакансий и дислокаций к границам зерен и снижают вероятность образования трещин такого рода.

СПОСОБЫ ОЦЕНКИ СОПРОТИВЛЯЕМОСТИ СПЛАВОВ

ОБРАЗОВАНИЮ ГОРЯЧИХ ТРЕЩИН ПРИ СВАРКЕ

Случаи возникновения горячих трещин в процессе изготовле­ния сварных конструкций привели к появлению множества мето-_ дов оценки сопротивляемости применяемых сварочных материа­лов их образованию. Их можно подразделить на следующие основные группы:

1. Методы, позволяющие получать сравнительную количе­ственную оценку применяемых сварочных материалов. Как пра­вило, эти методы предусматривают принудительное деформиро­вание сварных соединений по заданной программе в процессе их формирования.

2. Технологические пробы различной жесткости. В этом слу­чае величине деформации шва в т. и. х. задается типом опытной свариваемой конструкции, ее размерами, последовательностью вы­полнения швов и т. д.

3. Косвенные методы оценки технологической прочности по результатам механических испытаний образцов, проводимых при нагреве или охлаждении их по заданной программе, имитирую­щей сварочный термический цикл.

"Из методов количественной оценки технологической проч­ности наибольшее распространение получил метод МВТУ им. Н. Э. Баумана, основанный на выше рассмотренной теории. Принципиальная сущность его заключается в деформировании испытуемого сварного шва, находящегося в т. и.х., с заданным темпом деформации вплоть до полного исчерпания пластичности. Показателем сопротивляемости образованию горячих трещин служит та максимальная скорость деформации, при которой тре­щина не возникает, j

Предположим, что при сварке исследуемых материалов на

установленном режиме обес­печивается термический цикл, изображенный на рис. 12.47. Пластичность сварного шва в т. и.х., ограниченном Гвг и Гиг, изображена кривой П. Деформация образца, вы­званная его свободной усад­кой Деьв и формоизменением Деф, не превышает его ми­нимальную пластичность, т. е.

Рис. 12 47 Схема, иллюстрирующая прин­цип испытания по методике МВТУ

Дгат ДСзв Дбф. (12.64)

В этом случае сварной шов будет иметь некоторый запас пластических свойств, определяемый как

Дз Пша (Д^?св Деф) 77mm ^вв* (12.65)

Очевидно, что этот запас пластичности и будет определять степень надежности сварного соединения образования горячих трещин при сварке.

Обозначим

ДСсв ССсвДТ*;

Деф=афД Т;

Д3 = а3Д Т;

Ппип =аЛТ. Преобразуя выражение (12.65), получим

а3 = а„—(асв— аф)=ап— ав

В этих выражениях асв= десв/дТ; аф=(9еф/дТ, т. е. асв и аф — это темпы деформации, обусловленные усадкой и формоиз­менением, а„ — предельный темп деформации, характеризующий пластичность систем в т. и.х. Значение а„ зависит от схемы крис­таллизации шва, его химического состава и степени химической неоднородности, формы шва, схемы главных напряжений, опре­деляемых в значительной степени способом и режимом сварки.

Значение асв в основном определяется физическими парамет­рами металла; аф зависит как от физических свойств металла, так и жесткости конструкции, режима сварки.

Для определения запаса пластичности сварного шва в т. и.х. следует задать сварному соединению, находящемуся в этом ин-

тервале температур, некоторый дополнительный темп деформа­ции вплоть до полного исчерпания запаса пластичности и появ­ления трещины, т. е. а3.

Согласно методу МВТУ, этот дополнительный темп деформа­ции задается специальной машиной в виде скорости деформа­ции de/dt.

Испытание проводится следующим образом: образцы из ис­пытуемого материала собирают для сварки в захватах испыта­тельной машины так, что один из них закреплен неподвижно, а второй может получать поступательное движение с заранее заданной скоростью о. В процессе сварки образцов на заданном режиме, который в процессе испытания всей серии образцов должен поддерживаться постоянным, после достижения устано­вившегося температурного поля автоматически включается меха­низм растяжения. Предположим, что в момент начала растяже­ния в центре шва существовало распределение температур, изо­браженное на рис. 12.47.

Спроектировав на горизонтальную ось (ось времени) темпе­ратурные точки верхней и нижней границы т. и.х., получим дли­тельность нахождения исследуемого участка сварочного шва в хрупком СОСТОЯНИИ (т. и.х./).

Предположим, что пластичность этого участка шва характе­ризуется кривой Я. Темп деформации, вызываемый процессами свободной усадки и деформациями формоизменения асв — сц, мень­ше, чем предельный, и, следовательно существует определенный запас пластических свойств, которые нужно определить. Задавая дополнительный темп машинной деформации о, находят тот пре­дельный, который приводит к исчерпанию запаса пластичности и будет критерием запаса технологической прочности.

Для определения окр необходимо сварить несколько опытных соединений, испытывая их каждый раз с различной скоростью. Так как согласно условиям испытания режим сварки должен быть постоянным при сравнительном испытании всей серии, то значения асв и аф или деСБ/дТ и де^дТ остаются постоянными. В этом случае дополнительный темп деформации, задаваемый по времени deM/dt, будет объективно оценивать запас деформа­ционной способности сварного соединения в т. и.х.

Для проведения испытаний по этой методике применяют спе­циальные машины типа ЛТП, разработанные в лаборатории тех­нологической прочности МВТУ им. Н. Э. Баумана, в ИМЕТе сов­местно с ЦНИИчерметом и в других организациях. Испытания проводят с использованием различных способов сварки и свароч­ных материалов — штучных электродов, сварочной проволоки и флюсов, защитных газов и т. д.

Машины снабжены разнообразными захватами, позволяющи­ми испытывать как различные типы сварных соединений — сты­ковые, тавровые, нахлесточные, так и сварные соединения в раз­личных направлениях — вдоль или поперек направления сварки.

Недостаток этого метода испытания — необходимость приме­нения достаточно сложных и дорогих машин, выпускаемых весь­ма незначительными сериями, а также существенно увеличива­ющуюся сложность испытания при необходимости, например, установить влияние режима сварки или способа сварки на со­противляемость образованию горячих трещин. Объясняется это об­стоятельство тем, что дополнительный темп деформации deufdt задается машиной линейно во времени и, следовательно, на­копленное значение деформации в т. и.х. будет зависеть в этом случае от времени пребывания сварного шва в этом интервале температур. Поэтому для выявления влияния режима на техно­логическую прочность при испытании по методике МВТУ необ­ходимо определить термический цикл сварки для каждого из испытуемых режимов и сделать соответствующий пересчет ма­шинной деформации из временной зависимости dejdt в темпера­турную der/dt.

Сопротивляемость сварочных материалов образованию тре­щин очень часто оценивают, сваривая специально подобранные технологические пробы или конструкции, имитирующие сварные соединения различной жесткости. При этом предполагается, что проба должна обеспечивать кристаллизационные и деформацион­ные условия в сварном соединении такие же или более жесткие, чем при сварке реальной сварной конструкции.

Технологические пробы можно подразделить на пробы, позво­ляющие получать количественную или качественную оценку тех­нологической прочности металлов. К первому типу относятся пробы, в которых темп деформации регулируется изменением конструктивных параметров. Как правило, пробы такого типа чаще используют при лаборатор­ных исследованиях.

К числу наиболее широко при­меняемых можно отнести пробу Боленрата, заключающуюся в сварке встык пластин, закреплен­ных в же

msd.com.ua

Дефекты соединений при сварке металлов плавлением

Дефекты при сварке металлов плавлением образуются вследствие нарушения требований нормативных документов к сварочным материалам, подготовке, сборке и сварке соединяемых элементов, термической и механической обработке сварных соединений и конструкции в целом.

Согласно ГОСТ 30242-97 дефекты классифицируются на шесть групп: трещины, полости и поры, твердые включения, несплавления и непровары, нарушение формы шва, прочие дефекты (дефекты, не включенные в вышеперечисленные группы).

Трещина — это несплошность, вызванная местным разрывом шва, которая может возникнуть в результате охлаждения или действия нагрузок.

Микротрещина — это трещина, имеющая микроскопические размеры, которую обнаруживают физическими методами не менее чем при 50-кратном увеличении. В зависимости от температуры, при которой образуются трещины, их условно подразделяют на горячие и холодные. Горячие трещины в сталях возникают при температуре, превышающей 1000 °С, а холодные — при более низкой. Трещины являются самым серьезным дефектом сварного соединения, как правило не подлежащим устранению.

Горячие трещины — это хрупкие межкристаллические разрушения металла шва и околошовной зоны, возникающие в твердожидком состоянии в процессе кристаллизации, а также при высоких температурах в твердом состоянии. Они извилисты, в изломе имеют темный цвет, сильно окислены, распространяются по границам зерен. По современным представлениям горячие трещины вызываются действием двух факторов: наличием жидких прослоек между зернами в процессе кристаллизации и деформациями укорачивания.

В интервале температур плавления и полного затвердевания происходит миграция примесей и загрязнений в межзеренные пространства. Наличие между зернами жидкой фазы, примесей и загрязнений снижает деформационную способность шва и околошовной зоны. Неравномерность линейной и объемной усадок шва и основного металла при охлаждении приводит к возникновению внутренних напряжений, являющихся причиной появления микро- и макроскопических трещин как вдоль, так и поперек шва.

Причинами образования горячих трещин при сварке являются:

  • большое количество вредных примесей (особенно серы и фосфора) в металле свариваемых заготовок;
  • наличие в металле шва элементов, образующих химические соединения с низкой температурой затвердевания (хром, молибден, ванадий, вольфрам, титан), нарушающие связь между зернами;
  • жесткое закрепление свариваемых заготовок или повышенная жесткость сварного узла, затрудняющая перемещение заготовок при остывании.

 

Холодные трещины — это локальные меж- или транскристаллические разрушения сварных соединений, образующиеся в металле при остывании до относительно невысоких температур (как правило, ниже 200 °С) или при вылеживании готового изделия. Холодные трещины в шве и переходной зоне расположены под любым углом ко шву — в изломе светлые или со слабыми цветами побежалости и возникают преимущественно при дуговой сварке низколегированной стали большой толщины. Чаще всего трещины возникают в переходной зоне вследствие неправильной техники сварки или неправильно выбранного присадочного материала. Для предупреждения образования холодных трещин применяют:

  • прокаливание флюсов и электродов перед сваркой;
  • предварительный подогрев свариваемых заготовок до 250-450 °С;
  • ведение процесса сварки в режиме с оптимальными параметрами;
  • наложение швов в правильной последовательности;
  • медленное охлаждение изделия после сварки;
  • проведение непосредственно после сварки смягчающего отжига для снятия остаточных напряжений.

Общими причинами появления трещин, как горячих, так и холодных, в швах сварных соединений являются:\r\n

  • слишком высокая жесткость соединений;
  • слишком малый размер сварного шва для данной толщины соединения;
  • несоблюдение или неправильный выбор технологии сварки;
  • дефекты в сварном шве;
  • t неправильная подготовка соединения под сварку;
  • неудовлетворительное качество или неправильный выбор типа электродов;
  • использование повышенных значений сварочного тока, которое может привести к появлению крупнозернистых охрупченных участков структуры;
  • высокое содержание углерода или легирующих элементов в основном металле, не учтенное при выборе технологии сварки.

Для предупреждения образования трещин в швах сварных соединений необходимо:

  • разрабатывать металлоконструкции и технологию сварки, которые позволяют исключить применение соединений с высокой жесткостью;
  • при сварке изделий достаточно большой толщины увеличивать размеры сварных швов;

не допускать при сварке узких валиков, производить сварку полноразмерным швом короткими участками по 200-250 мм;

  • выбирать последовательность выполнения сварных швов такой, чтобы максимально долго оставлять незаваренными концевые участки соединения, с тем чтобы они обладали максимально возможной подвижностью;
  • обеспечить сплошность и хорошее сплавление сварных швов;
  • в некоторых случаях обеспечить предварительный подогрев свариваемых частей;
  • сборку соединений производить с одинаковым и требуемым по технологии зазором, при необходимости для выравнивания зазора применять стягивающие сборочные приспособления;
  • не допускать при сварке завышенных по сварочному току режимов сварки;
  • по возможности сварной шов делать многопроходным, так как однопроходные швы могут быть более хрупкими, а в многопроходных швах происходит отжиг каждого предыдущего слоя;
  • разделку заполнять сразу после завершения сварки корня шва, так как воздействию напряжения чаще всего подвергается область корневого шва.
ПРОДОЛЬНЫЕ, ПОПЕРЕЧНЫЕ И ДР.ВИДЫ ТРЕЩИН ПРИ СВАРКЕ МЕТАЛЛОВ

Продольная трещина — это трещина, ориентированная параллельно оси сварного шва. Продольные трещины могут возникать в металле сварного шва, на границе сплавления, в зоне термического влияния и в основном металле. Конфигурация трещин в основном определяется очертаниями линии сплавления основного металла и шва. Продольные трещины возникают как из-за наличия высокотемпературной хрупкости сплавов (горячие трещины), так и при замедленном разрушении металла (холодная трещина).

Продольные трещины в основном металле, смежном со сварным швом, возникающие из-за высокого напряжения, вызванного сжатием в сварном шве, называют скрытыми трещинами. Разрыв вызывается нарушением сцепления и связей вдоль рабочего направления основного металла. Трещины обычно проходят строго параллельно линии сплавления и внешне похожи на ступеньки.

Большие сварочные напряжения, вызывающие скрытые трещины, в большей или меньшей степени присущи всем сварным соединениям, особенно сварным швам больших толщин. Основные причины, вызывающие недопустимые сварочные напряжения, — это слишком жесткое соединение и несоблюдение или неправильный выбор технологии сварки. С уменьшением сварочных напряжений уменьшается вероятность появления скрытых трещин.

Для снижения уровня сварочных напряжений необходимо:

  • во время сварки допускать небольшие перемещения свариваемых частей;
  • во время сварки допускать небольшие перемещения свариваемых частей;
  • по возможности использовать многопроходную сварку;
  • производить проковку каждого слоя наплавленного металла;
  • отжигать готовое изделие при температуре 590-650 °С, продолжительность отжига составляет по одному часу на каждые 25 мм толщины основного металла;
  • применять сварочную технологию, снижающую вероятность образования скрытых трещин;
  • применять сварочную технологию, при которой все свариваемые части имеют неограниченную свободу перемещения;
  • при сварке сталей, склонных к образованию горячих и холодных трещин, производить наплавку высокопластичного промежуточного слоя, если это позволяет получаемая прочность соединения.

При сварке тавровых соединений при толщине металла более 20 мм следует учитывать, что двухсторонний сварной шов вызывает меньшие напряжения, чем односторонний. Двухсторонний сварной шов без разделки кромок имеет меньшие напряжения в околошовной зоне, чем двухсторонний с разделкой кромок и полным проплавлением корня. Односторонний сварной шов с большой величиной катета следует заменять на двухсторонний с меньшим катетом. Изменение формы разделки углового соединения является наиболее эффективной мерой предупреждения образования скрытых трещин. Наплавка мягкой, высокопластичной прослойки на 15-25 мм шире сварного шва и толщиной 5-10 мм или наложение на одну из поверхностей разделки высокопластичных валиков за счет пластической деформации мягкой прослойки позволяет в значительной мере уменьшить напряжения в околошовной зоне.

Поперечная трещина — это трещина, ориентированная поперек оси сварного шва. Поперечные трещины могут возникать в металле. Ориентация связана с направлением продольных компонент сварочных напряжений. Причина их возникновения такая же, что и у продольных трещин.

Радиальные трещины — это трещины, радиально расходящиеся из одной точки. Трещины этого типа, расходящиеся в разные стороны, известны как звездоподобные трещины. Радиальные трещины могут располагаться в металле сварного шва, в зоне термического влияния и в основном металле. Конфигурация трещины определяется макроструктурой зон сварных соединений, а также характером внутренних напряжений. Причина их возникновения такая же, что и у продольных трещин.

Трещина в кратере — это трещина в углублении на поверхности шва в месте отрыва дуги. Трещины могут быть продольными, поперечными и звездообразными. Конфигурация трещины определяется микроструктурой зон сварных соединений, а также характером термических, фазовых и механических напряжений.

Раздельные трещины — это группа не связанных друг с другом трещин. Они могут возникать в металле сварного шва, в зоне термического влияния и в основном металле. Конфигурация трещины определяется микроструктурой зон сварных соединений, а также характером термических, фазовых, лик-вационных и механических напряжений. Причина их возникновения такая же, что и у продольных трещин.

Разветвленные трещины — это группа трещин, возникающих из одной трещины. Они могут располагаться в металле сварного шва, в зоне термического влияния и в основном металле. Конфигурация трещины определяется микроструктурой зон сварных соединений, а также характером термических, фазовых, ликвационных и механических напряжений. Причина их возникновения такая же, что и у продольных трещин.

 

РАЗНОВИДНОСТИ ПОР

Поры. Данный термин используется для описания несплошностей глобулярной формы, полых по своей структуре. Подобные дефекты часто встречаются в металле сварных швов. По сути своей и по механизму образования очень напоминают включения, ибо являются результатом протекающих в сварочной ванне химических реакций. Поры отличаются от включений тем, что внутри пор чаще всего находится газ, а не твердое вещество, как у включений.

Источником появления газов, которые содержатся в порах, являются газы, выделяющиеся из охлаждающегося металла из-за уменьшения растворимости при снижении температуры металла, и газы, образующиеся в результате химических реакций в металле сварного шва.

Пористость, за исключением случаев, когда она появляется в очень больших количествах, как правило, не оказывает значительного влияния на прочностные свойства сварных соединений.

Появление в металле сварного шва пор вызвано:

  • плохим качеством или неправильным подбором типа электродов;
  • неправильным выбором технологии сварки;
  • малым временем существования сварочной ванны, газы не успевают выйти из расплавленного металла;
  • плохим качеством металла.

Слишком высокая температура увеличивает сверх оптимального количество газа, растворенного в расплавленном металле, что приводит к невозможности выхода всего объема поглощенного металлом газа за время остывания шва. При использовании повышенных токов для сварки покрытыми электродами может произойти избыточное выгорание раскисляющих элементов из покрытия электрода, что приводит к недостатку раскислителей, сохранившихся в металле шва, для взаимодействия с газами, содержащимися в расплавленном металле. Аналогичный эффект наблюдается при сварке с применением слишком большой длины дуги. Применение ряда мероприятий позволяет значительно снизить, а в некоторых случаях даже избежать образования пор и полостей в сварных швах. При сварке:

  • необходимо подбирать тип электродов, обеспечивающих получение качественных швов;
  • перемешивание жидкого металла увеличивает время существования сварочной ванны, что зачастую приводит к улучшению качества сварных швов;
  • в сварных швах, выполненных в виде серии узких валиков, наплавляемых без поперечных колебаний, обычно появляются цепочки пор; использование при сварке поперечных колебаний электрода часто устраняет пористость шва;
  • следует не допускать применения слишком больших значений сварочного тока;
  • следует производить прокалку электродов перед сваркой;
  • при подозрении на плохое качество металла проверить его на наличие сегрегации и включений.

Газовая полость — это полость произвольной формы, образованная газами, задержанными в расплавленном металле, которая не имеет углов. Газовая полость образуется в результате выделения газов при кристаллизации сварного соединения. Мелкодисперсные включения на поверхности границ раздела фаз служат центрами зарождения пузырьков газа.

Газовая пора — это газовая полость, обычно сферической формы, содержащая задержанный металлом газ. Поры образуются в результате перенасыщения жидкого металла газами, которые не успевают выйти на поверхность во время его быстрой кристаллизации.

Равномерно распределенная пористость — это группа газовых пор, распределенных равномерно в металле сварного шва (не путать с цепочкой пор). Сплошную пористость вызывает большое количество ржавчины и масла на кромках заготовок, а также влажный или крупный флюс.

Скопление пор — это группа газовых полостей (три или более), расположенных кучно с расстоянием между ними менее трех максимальных размеров большей из полостей. Вызывается локальным скоплением ржавчины или масла на кромках заготовок.

Цепочка пор — это ряд газовых пор, расположенных в линию, обычно параллельно оси сварного шва, с расстоянием между ними менее трех максимальных размеров большей из пор. Цепочка пор вызывается главным образом подсосом воздуха в зазор между кромками шва.

Продолговатая полость — это несплошность, вытянутая вдоль оси сварного шва. Длина несплошности не менее чем в два раза превышает высоту. Обычно продолговатая полость возникает в зоне слабины, т. е. в ослабленном стыке зон столбчатых кристаллитов, растущих навстречу друг другу от линии сплавления.

Свищ — это трубчатая полость в металле сварного шва, вызванная выделением газа. Форма и положение свища определяются режимом затвердевания и источником газа. Обычно свищи груп

penzaelektrod.ru

Процессы вторичной кристаллизации в металле шва и в основном металле. Вторичная кристаллизация в металле шва.

При температурах, соответствующих линии АС (ликвидус), из жидкого сплава кристаллизуется аустенит. При температурах, соответствующих линии АЕ (солидус), сплавы с содержанием углерода до 2,14% окончательно затвердевают с образованием аустенита. Таким образом, процесс первичной кристаллизациив сварочной ванне малоуглеродистой стализаканчивается достижением температуры Тс(рис. 151).

В результате первичной кристаллизации во всех сплавах с содержанием углерода до 2,14%, т. е. в сталях, образуется однофазная структура - аустенит.

Металл приобретает аустенитную структуру, но аустенитные зерна образуются в пределах первичных столбчатых кристаллов.

С дальнейшим понижением температуры структурные измененияв металлене наблюдаютсявплоть до температуры, отвечающей началу перекристаллизации (точкаА3).

Последующие структурные превращения в твердой фазе относятся к процессам вторичной кристаллизации металла.Как видно из рис. 151,для малоуглеродистой стали вторичная кристаллизация металла начнется при температуре ТА3, и будет протекать до температуры ТА1.

В соответствии с равновесными превращениями при температуре, отвечающей точке А3, начинается выделение из аустенита ферритной составляющей ά-Fe (в результате полиморфного превращения γ → ά).

По мере выделения феррита, в котором предельное содержание углерода ниже, оставшийся аустенит будет обогащаться углеродом. При температуре ТА1, произойдет распад его намеханическую смесь феррита (ά -Fe) и цементита (Fe3C)–перлит.

Структура низкоуглеродистых сталей с содержанием С менее 0,83 % при медленном охлаждении содержит феррит + перлит (который представляет собой эвтектоидную механическую смесь феррита и цементита).

Высокие скорости охлаждения, свойственные сварочному циклу, влияют на характер превращений в наплавленном металле, и поэтому конечные структуры отличаются от равновесных. Можно отметить следующие общие особенности вторичных превращений в наплавленном металле:

1) Избыточный феррит не успевает выделиться из аустенита и поэтому к моменту эвтектоидного превращения аустенит содержит повышенной содержание с,

2) из аустенита с повышенным содержанием С образуется большее количество цементита;

3) перлит имеет более тонкое строение.

Скорость охлаждения для каждого объема металла шва во времени — величина крайне непостоянная.В начальный момент, после прохождения дугой исследуемого участка металла, скорость охлаждения достигает200—300 °С/с, а с течением времени быстро снижается до 15…5 °С/с.

Наибольшее влияние на структуру металла шва скорость охлаждения оказывает в интервале температур наименьшей устойчивости аустенита.

Для малоуглеродистой стали интервал температур наименьшей устойчивости аустенита приходится на температуры 500…550 °С, т.к. процессы перестройки структуры происходят при некотором переохлаждении (ниже 727 °С).

В указанном интервале температур мгновенная скорость охлаждения не должна превышать критических значений, при которых существенно возрастает доля цементита (закалочной структуры), и возникает опасность возникновения холодных трещин.

Рассмотрим на примере, как влияет скорость охлаждения металла шва на его структуру, а следовательно и свойства. Автоматической сваркой под флюсом были выполнены два шва, причем шов № 1 охлаждался очень медленно, а шов № 2 — быстро.

Для металла с содержанием 0,22% С, охлаждаемого в соответствии с равновесной диаграммой состояния Fe—Fe3C, количество перлита должно составлять примерно 12%.

Для шва № 1 были созданы условия охлаждения, близкие к равновесным, поэтому он содержит примерно 12% перлита (рис. 152, а).

Шов № 2, остывавший с большей скоростью (более типичной для сварки), содержит около 50% перлита (феррита +цементита) (рис. 152, б) и с более тонким строением.

В обоих случаях металл шва сохранил столбчатую направленность кристаллитов и дендритов. Благодаря увеличению перлитной составляющей и более тонкому строению металла шва № 2 по мере увеличения скорости охлаждения растут его прочностные характеристики, но уменьшается пластичность (рис. 153).

Иногда при перегреве металла малоуглеродистой стали наблюдается появление в шве так называемой видманштеттовой структуры: крупнозернистая структура, отличающаяся геометрически правильным расположением элементов структуры в виде пластин или игл внутри составляющих сплав кристаллических зёрен.

В этом случае феррит выделяется не по границам зерен, а по их кристаллографическим плоскостям в виде различных полосок, параллельных друг другу или образующих между собой определенные углывнутри составляющих сплав кристаллических зёрен.

Такая структура обладает худшими механическими свойствами, в частности низкой ударной вязкостью. Таким образом, увеличение продолжительности нагрева при сварке ведет к снижению качества металла шва.

ФАЗОВЫЕ И СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В МЕТАЛЛАХ ПРИ СВАРКЕ

Характерные зоны сварных соединений

Сварные соединения, выполненные сваркой плавлением, можно разделить на несколько зон, отличающихся химическим составом, макро- и микроструктурой и другими признаками:

  • сварной шов,

  • зону сплавления,

  • зону термического влияния ЗТВ,

  • основной металл (рис. 155).

Сварной шов характеризуется литой макроструктурой металла. Ему присуща первичная микроструктура кристаллизации, тип которой зависит от условий кристаллизации шва.

Поверхность сплавленияотделяетметалл шва, имеющий литую макроструктуру, отЗТВв основном металле, имеющем макроструктуру проката или рекристаллизованную макроструктуру литой или кованой заготовки. На поверхности шлифов, вырезанных из сварного соединения и подвергнутых травлению, она при небольших увеличениях наблюдается каклиния или граница сплавления (ЛС).

Распределение элементов по ширине ЛС имеет сложный характер, который определяется процессами перемешивания наплавленного и основного металла, диффузионного перераспределения элементов между твердой и жидкой фазами и в твердой фазе на этапе охлаждения.

Зона термического влияния.

В ЗТВ в процессе нагрева и охлаждения при сварке, а также в шве при охлаждении происходит целый ряд фазовых и структурных превращений.

Под фазовыми превращениями понимают превращения с образованием новых фаз, отличающихся от исходных атомно-кристаллическим строением, часто составом, свойствами, и разграниченных с ними поверхностями раздела (межфазными границами).

Особенность фазовых и структурных превращений при сварке по сравнению с термической обработкой заключается в том, что они протекают в неравновесных условиях сварочного термодеформационного цикла (СТДЦ), т. е. в условиях быстрого нагрева и охлаждения и одновременного развития сварочных деформаций и напряжений. Характер превращений зависит от состава сплава, максимальных температур нагрева, а их завершенность— от скоростных и деформационных параметров сварочного цикла.

Если знать максимальные температуры нагрева отдельных точек зоны термического влиянияискорость их охлаждения, то, пользуясь диаграммой железо — углерод, можноопределить, какие изменения структурывозможны на участках зоны термического влияния и дажепримерно установить линейные размеры этих участков.

Максимальные температуры нагрева отдельных точек зоны термического влияния можно определить как экспериментально, так и теоретически— на основе теории распространения тепла при сварке, правильно выбрав схему процесса.

Участки зоны термического влияния.

Участок 1 неполного расплавления— тонкая переходная полоска от металла шва к основному металлу.Максимальные температуры нагрева — от температуры плавления металла до температуры солидус. Следовательно, здесь есть и жидкая и твердая фазы, облегчающие развитие крупного зерна.

На данном участке происходит непосредственное сращивание кристаллов металла шва с зерном основного металла, поэтому он зачастую определяет качество сварного соединения.Структура феррито-перлитная с окантовкой перлитных выделений ферритными прослойками.

Участок 2 перегревалежит в интервалемаксимальных температур нагрева Тс — 1130 °С. В этих условиях зерно успевает сильно вырасти, а последующая перекристаллизация при охлаждении не дает его заметного измельчения.Поэтому металл участка перегрева имеет крупнозернистое строение.Феррит окружает укрупненные перлитные зерна своеобразной каймой, причем иногда здесь можно видетьвидманштеттовую структуру.Участок перегрева отличается ухудшенными механическими свойствами (прочностью, пластичностью). Поэтому чем он меньше, тем выше качество сварного соединения.

Участок 3 нормализациинаходится в тех областях металла, которые нагреваются домаксимальных температур, отвечающих точке АС3 и 1130 °С.Так как длительность пребывания металла при этих температурах невелика, зерно аустенита заметно вырасти не успевает.Последующая перекристаллизацияпри охлаждении металла приводит к получениюмелкой равноосной структуры. Металл этого участка имеет самые высокие механические свойства.

Участок 4 неполной перекристаллизациинаблюдается в области нагрева металла домаксимальных температур между точками AС1 и АС3.Протекающие здесь превращения таковы:при достижении металлом в процессе нагрева температуры, соответствующей точке AС1, происходит эвтектоидное превращение, т. е. перлит переходит в аустенит и затем феррит начинает растворяться в аустените. Каждой температуре, лежащей выше АС1, вплоть до АС3отвечает какое-то количество феррита, растворившегося в аустените, и только в полоске металла, примыкающего к участку нормализации, где будет достигнута температура точки Асз, в аустените растворится весь феррит. Таким образом, в интервале температур точек АС1— Асзчасть феррита не растворится в аустените и сохранит свой старый размер зерен.

Тот же феррит, который растворился в аустените, при последующем охлаждении металла будет выделяться из аустенита и образовывать несколько новых зерен феррита. Закончится вторичная кристаллизация эвтектоидным превращением оставшегося аустенита в перлит.Конечная структура металла на этом участке состоит из крупных зерен феррита, не прошедших перекристаллизацию, и расположенных вокруг них колоний мелких зерен феррита и перлита, образовавшихся в результате перекристаллизации.

Механические свойства этого участка хуже, чем свойства участка нормализации.

Участок 5 рекристаллизациинаблюдается при сварке металла, подвергнутого холодной обработке давлением.Максимальная температура нагрева металла находится в пределах 500°С — АС1.

Рекристаллизации подвергается структура основного металла.

Структуру участка рекристаллизации составляют равноосные зерна феррита и перлита. Если свариваемая сталь не подвергалась пластической деформации, то на участке рекристаллизации никаких структурных изменений не произойдет.

Участок 6 синеломкостинагревается домаксимальных температур 200—500 °С.Он характеризуетсяснижением пластических свойств без видимых изменений структуры.

Основной металл, который не претерпевает изменений при сварке, может влиять на превращения в ЗТВ в зависимости от его макро- и микроструктуры, определяемых способом первичной обработки металла (прокатка, литье, ковка, деформирование в холодном состоянии) и последующей термической обработкой (отжиг, нормализация, закалка с отпуском, закалка со старением и т. п.).

Влияние многослойности швов на их структуру и свойства.

Структура литого металла с грубым столбчатым строениемхарактернадля однослойных швов.

Выполнение швов в несколько проходов, или слоев, существенно влияет на структуру и свойства металла в целом.Объясняется это тем, чтоналожение каждого последующего валика 2 оказывает повторное тепловое воздействие на нижележащий валик и под влиянием такой своеобразной термической обработки структура нижележащих слоев значительно улучшается, становится мелкозернистой, грубая столбчатость строения исчезает(рис. 154).

Верхний валик сохраняет литую структуру металла, однако его свойства все же несколько улучшаются.

39

studfiles.net

Кристаллизационная трещина - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Кристаллизационная трещина

Cтраница 1

Кристаллизационные трещины образуются, как правило, в сварном шве и реже в зоне полуоплавленных зерен. На рис. 12.45 представлены характерные места расположения горячих кристаллизационных трещин в сварном соединении. Подсолидусные трещины возникают в интервале температур второго минимума пластичности, расположенного ниже температуры солидуса. Сварной шов вследствие неравновесного процесса кристаллизации пересыщен дефектами кристаллической решетки, в том числе и вакансиями, которые при растяжении активно перемещаются к границам, расположенным перпендикулярно действующим усилиям. Такие скопления вакансий сильно ослабляют границы и создают предпосылки для возникновения зародышей разрушения.  [2]

Кристаллизационные трещины зарождаются при высокой температуре в процессе кристаллизации металла шва. Эти трещины распространяются по границам кристаллов ( зерен) металла шва или, как говорят, носят межкристаллитный характер.  [4]

Кристаллизационные трещины ( рис. 63) могут возникнуть под действием напряжений, образующихся в процессе затвердевания или в ближайшем после затвердевания отливки интервале температур. В сером чугуне образование кристаллизационных трещин происходит в основном в период графитизации. При этом предусадочное расширение во многих случаях снижает опасность образования трещин в отливках.  [5]

Кристаллизационные трещины в ледебуритных сталях Х12 возникают вследствие выделения в процессе кристаллизации легкоплавких карбидных эвтектик. Трещины не возникают при условии, если наплавленный металл содержит 1 5 - 2 5 % С. При таком содержании углерода количество эвтектики увеличивается настолько, что она свободно перемещается между дендритами аусте-нита и может залечивать трещины. Таким образом, при наплавке сталей Х12 на низкоуглеродистую сталь необходимо стремиться к минимальной доле основного металла, в противном случае первый слой будет поражен кристаллизационными трещинами из-за недостаточного количества карбидной эвтектики, способной залечивать трещины.  [6]

Кристаллизационные трещины могут возникать при выполнении наплавки с глубоким проваром, вызывающим обогащение наплавленного валика углеродом и серой за счет перехода элементов из основного металла. Для предупреждения таких трещин необходимо снижать долю основного металла в наплавленном.  [7]

Кристаллизационные трещины в наплавленном металле швов бывают открытыми и скрытыми, нередко распространяясь от корня шва ( стыкового или углового), недостаточный провар которого способствует образованию этих трещин. Они встречаются иногда в бездефектных швах с высокими пластическими свойствами при комнатных температурах. Однако более часто трещины появляются в швах, обладающих дефектами, и имеют различную ширину, глубину и протяженность.  [9]

Кристаллизационные трещины, образуемые в наплавленном металле швов, иногда бывают скрытыми, чаще открытыми, они нередко распространяются от корня шва ( стыкового и углового), как показано на фиг. Недостаточный провар корня шва способствует образованию этих трещин.  [10]

Кристаллизационные трещины встречаются в некоторых случаях в швах конструкций, обладающих высокими пластическим свойствами при комнатных - температурах. Однако более часто он появляются в швах, обладающих дефектами.  [11]

Кристаллизационные трещины являются концентраторами напряжений и под влиянием внешних нагрузок могут постепенно раскрываться. Их раскрытие происходит большей частью при действии на конструкцию переменных нагрузок, а также при низких температурах.  [12]

Кристаллизационные трещины снижают прочность, пластичность, герметичность, вакуумплотность, физические и химические свойства паяных соединений.  [13]

Кристаллизационные трещины связаны с процессом первичной кристаллизации сварочной ванны. Образуются они на том этапе кристаллизации, когда металл сварного шва находится в твердо-жидком состоянии. Иными словами, эти трещины образуются в интервале температур, превышающих температуру реального солидуса металла шва. Они могут образоваться и между кристаллизационными слоями ( рис. 58, б) при обогащении сварочной ванны легко ликвирующими примесями, например серой.  [14]

Кристаллизационные трещины в шве образуются на завершающей стадии процесса затвердевания сварочной ванны под действием растягивающих деформаций, появление которых обусловлено неравномерным сварочным нагревом.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Горячая кристаллизационная трещина - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Горячая кристаллизационная трещина

Cтраница 1

Горячие кристаллизационные трещины - тип I ( рис. 2.1 и 2.2) представляют собой один из видов высокотемпературных межзеренных разрушений, обусловленных пониженной деформационной способностью металла вследствие наличия в металле легкоплавких эвтектик и действия растягивающих напряжений.  [1]

Возникновение горячих кристаллизационных трещин чаще всего встречается при сварке легированных сталей 12Х2МФСР и 12Х2МФБ, особенно в тех случаях, когда металл шва отличается повышенной жесткостью. Поэтому часто бывает полезным увеличивать угол раскрытия кромок стыка до 80 - 90, оставляя притупление 1 - 1 5 мм с зазором в стыке до прихватки 1 - 1 5 мм.  [3]

Помимо горячих кристаллизационных трещин в сварных швах аустенитных сталей могут возникать горячие высокотемпературные полигонизационные трещины, образующиеся в довольно узком интервале температур, находящемся несколько ниже температуры кристаллизации. Эти полигональные границы в отдельных местах могут совпадать со старыми границами аустенитных кристаллитов, с участками сосредоточения примесей, здесь могут зарождаться трещины под влиянием напряжений, вызываемых усадкой металла. Для подавления образования таких трещин можно увеличивать скорость охлаждения с тем, чтобы не дать развиться поли-гонизации. Уменьшение опасности появления полигонизационных трещин может быть достигнуто специальным легированием, уменьшающим подвижность полигонизационных границ.  [4]

Опасность образования горячих кристаллизационных трещин увеличивается в паяемом шве, имеющем широкий эффективный интервал кристаллизации, и уменьшается при применении припоев с узким интервалом кристаллизации ( в частности, эвтектических) или припоев, кристаллизующихся с образованием относительно большого количества эвтектики.  [5]

Металлы первой группы ( титан, цирконий п др.) обладают хорошей стойкостью против горячих кристаллизационных трещин, но склонны к задержанному разрушению и образованию холодных трещин. Склонность металлов первой группы к трещпнообразованию связана в первую очередь с водородом, охрупчивающим металл вследствие гидридного превращения при содержании его выше предельной растворимости, и внутреннего адсорбционного эффекта. Склонность к растрескиванию обусловливается также охрупчиванием вследствие насыщения элементами внедрения ( 02, N2, С) п теплофизического воздействия сварки, вызывающего перегрев, укрупнение зерна и выпадение хрупких фаз. Характерные особенности техники и технологии сварки металлов первой группы подробно рассмотрены на примере титана, который из всех тугоплавких металлов наиболее широко применяется в промышленности.  [6]

Понятие технологическая прочность, предложенное в последние годы [88], рассматривается как прочность сварного шва в процессе первичной кристаллизации в присутствии собственных напряжений. При недостаточной технологической прочности возникают, горячие кристаллизационные трещины.  [7]

Кристаллизационные трещины образуются, как правило, в сварном шве и реже в зоне полуоплавленных зерен. На рис. 12.45 представлены характерные места расположения горячих кристаллизационных трещин в сварном соединении. Подсолидусные трещины возникают в интервале температур второго минимума пластичности, расположенного ниже температуры солидуса. Сварной шов вследствие неравновесного процесса кристаллизации пересыщен дефектами кристаллической решетки, в том числе и вакансиями, которые при растяжении активно перемещаются к границам, расположенным перпендикулярно действующим усилиям. Такие скопления вакансий сильно ослабляют границы и создают предпосылки для возникновения зародышей разрушения.  [9]

Сопротивление металла к образованию горячих трещин зависит от темпа нарастания деформаций в интервале температур кристаллизации и его деформационной способности в температурном интервале хрупкости ( ТИХ) ТИХ - характерный интервал температур в процессе кристаллизации металла, в котором пластичность крайне низка. Темп деформации ат dejdt зависит от жесткости изделия, режимов сварки, теплофизических свойств металла и др. Если пластичность металла emin больше накопленной сварочной деформации, то трещины не возникают. Если сварочная деформация больше пластичности металла в области ТИХ, возникает горячая кристаллизационная трещина.  [10]

ТИХ - характерный интервал температур в процессе кристаллизации металла, в котором пластичность крайне низка. Темп деформации ат de / dt зависит от жесткости изделий, режимов сварки, теплофизических свойств металла и др. Если пластичность металла emin больше накопленной сварочной деформации, то трещины не возникают. Если сварочная деформация больше пластичности металла в области ТИХ, возникает горячая кристаллизационная трещина.  [11]

Усадка в твердо-жидкой фазе вследствие высоких градиентов температуры и несвободного сжатия вызывает внутренние растягивающие напряжения. Вертикально действующие растягивающие напряжения, возникающие вдоль оси электродов -, уравновешиваются усилием сжатия, деформирующим металл сварочного контакта. Горизонтально действующие растягивающие напряжения в том случае, если они превышают предел прочности нагретого металла, способствуют образованию горячих трещин. При температурах, близких к солидусу, горячие кристаллизационные трещины образуются при максимальных значениях объемной усадки и минимальной прочности сплава.  [12]

Страницы:      1

www.ngpedia.ru