СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Термическая обработка сварных изделий

После сварки изделия иногда подвергают термической обработке.

Полный отжиг выполняется путем нагревания стально­го-изделия до 820—930°, выдержки при этой температуре и последующим медленным охлаждением.

Полный отжиг обеспечивает:

1) получение мелкозернистого строения металла шва, что по­вышает пластичность наплавленного металла и металла переход­ной зоны. При этом благодаря улучшению сцепления зерен между собой повышается вязкость металла;

2) понижение твердости металла шва, что облегчает последующую обработку его резанием или давлением;

3) уничтожение внутренних напряжений Ъ сварном изделии.

Время выдержки при температуре отжига составляет от 0,75 до

1 мин на каждый миллиметр толщины изделия; общее время вы­держки должно быть не менее 30 мин. Затем изделие медленно охлаждают вместе с печью со скоростью от 50 до 75° в час до тем­пературы 300°, после чего его можно вынимать из печи и охлаж­дать на воздухе.

Слишком длительная выдержка при максимальной температуре Отжига вредна, так как способствует росту зерен. Особенно это сказывается на мягкой малоуглеродистой стали при температуре выше 1000°. Ниже этой температуры рост зерна будет незначителен даже при выдержке до 7—8 час. На рис. 63 показана схема изме­нения структуры стали при полном отжиге. До отжига металл

Рис 63. Схематическое изображение постепенного изменения струк­туры стали при полном отжиге

имеет крупнозернистое строение (рис. 63, а). При достижении оп­ределенной температуры внутри этих крупных зерен образуются более мелкие зерна металла (рис. 63, б). К концу нагревания этот процесс заканчивается и металл приобретает равномерное и одно­родное строение (рис. 63, в). Если теперь сталь начать медленно охлаждать, то ее мелкозернистое строение сохранится, а по грани­цам зерен выделится мягкое, пластичное чистое железо (рис. 63, г), обеспечивающее хорошую связь между зернами стали и делающее весь металл вязким и пластичным. Такая структура остается и после отжига.

Если при отжиге нагревать сталь до 1200°, т. е. до начала оплав­ления в среде, содержащей кислород, то происходит не только пере­грев, но и пережог (окисление) металла. Пережженная сталь имеет окисленные с поверхности зерна, обладает большой хруп­костью и малой прочностью. Если перегретую сталь можно испра­вить повторным отжигом, то пережженный металл исправить нельзя.

Нормализация отличается от полного отжига большей скоростью охлаждения. Повышенная скорость охлаждения в пер­вые моменты после нагрева позволяет получить мелкозернистое строение металла. С этой целью сварное изделие после нагрева до температуры на 20—30° выше критической и выдержки вынимают из печи и охлаждают на воздухе.

Металл шва при нормализации получается несколько более прочным, но менее пластичным, чем при отжиге. Чем мягче сталь, тем понижение ее пластичности при нормализации будет менее заметно; оно тем больше, чем больше углерода и марганца содер­жит сталь. Для мягкой малоуглеродистой стали, содержащей угле­рода меньше 0,2%, рекомендуется применять, как правило, нор­мализацию вместо отжига. Для улучшения качества сварных кон­струкций нормализация является наилучшим ввдом термической обработки.

Отжиг для снятия напряжений (низкотемпера­турный отжиг или высокий отпуск) операция довольно сложная. При полном отжиге и нормализации внутренние напряжения уничтожаются, так как для этого достаточно нагреть изделие до температуры 600—650°, т. е. ниже температуры нагрева при полном отжиге и нормализации, и медленно охлаждать. Для устранения напряжений изделие подвергают нагреву только до 600—650° и после выдержки (из расчета 2—2,5 мин на 1 мм толщины металла, но не менее 30 мин) — последующему медленному охлаждению вместе с печью до нормальной температуры. Поскольку при этом металл нагревается до температуры, лежащей ниже критической, никаких изменений его структуры не происходит.

При отпуске можно нагревать изделие и до более низкой тем­пературы, но тогда собственные сварочные напряжения частично останутся в изделии, хотя «пики» их значительно снизятся. Так,

например, при нагреве стального изделия до 400—500° снимается до 50%, а при 200—300° — до 10—20% остаточных напряжений, возникающих в процессе сварки.

Для отжига и нормализации всей сварной конструкции требуют­ся соответствующие печи. Одна из конструкций таких отжигатель­ных печей с выдвижным подом показана на рис. 64.

Рис 64. Печь с выдвижным подом для отжига и нормали зации сварных барабаї ов котлов высокого давления