СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Кристаллизация металла шва и образование трещин

Кристаллизацией называется процесс обра­зования зерен из расплавленного металла при переходе его из жидкого состояния в твердое. Различают' первичную и вторичную кристалли­зацию. Первичная кристаллизация протекает

Кристаллизация металла шва и образование трещин

з г /

Кристаллизация металла шва и образование трещин

т

а) Ь)

Рис. 17. Кркталлюшра металла шва:

а — дендритная (столбчатая) структуре однопро­ходного шва, б — дендрит А (увеличен), т — непол­ностью оплавленное зерно основного металла; / — ось первого порядка кристаллизации, 2 — ось вто­рого порядка, 3 — ось третьего порядка; кружки — зародыши кристаллизации (будущие зерна)

при высоких скоростях охлаждения и перехода из жидкого в. тердос состояние с образованием столбчатой структуры. Вторичная крис­таллизация начинается с распада первичной структуры и заканчивается при низких темпе­ратурах образованием устойчивых нераспадаю- щихся микроструктур.

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

Кристаллизация металла сварочной ваниы начинается в зоне сплавления от твердых кро­мок свариваемых деталей {риг. 17). Началом кристаллизации являются неполностью оплав­ленные зерна на кромках металла. Они наращи­ваются затвердевающими частицами мет шла сварочной ваины. Из сварочной ванны появля­ются зародыши новых растущих зерен. Такие частицы „п. іеют очень низкую концекг >аццю углерода. По мере снижения температуры ван­ны и приближения к температуре затвердевания зародыши обогащаются углеродом, концент­рация которого доходит до 0,07%.

При затвепдеванш: металла nf ои’ходят два явления: первоначальное образование зароды­шей зерен и последующий их рост за счет при­соединения к ним новых зерен металла из сва­рочной ванны. Зародыши появляются первона­чально на оси первого порядка (см. рис. 17), 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 поряді а и т. д., образуя гфисталлиі ь., формой
напоминающие деревья и называемые поэто - му дендритами (от французского слова «ден - дрон». —, 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 проиесое сварки и кристалли­зации, металл сварочной ванны постоянно на­ходится в движении. Эти силы придают металлу шва слоистый характер при любых условиях сварки (рис. 18). 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.

Кристаллизация металла шва и образование трещин

*)

Кристаллизация металла шва и образование трещин

Рис. 18. Схема кристаллизационных слоев в шве:

а — поперечное сечение стыковою соединения, б — внешний вид (чешуйчатость) шва

1

ill

ю

При однопроходной сварке дендриты имеют форму столбиков (рис. 17), такую структуру называют столбчатой.

Зерна металла шва обычно имеют округлую форму. Зерна основного металла по форме от­личаются от зерен металла шва тем, что бни 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 спепление 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 называется трещинами усадочного харак­тера.

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

Трещины возникают в металле под влия­нием маргенситного 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 напряжений (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 напряжениями.

СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

История появления и развития лазерной резки

Лазерная резка является чрезвычайно распространенным процессом во многих отраслях. Она используется на производственных предприятиях, для лазерной хирургии и даже в качестве инструмента искусства. Несмотря на это использование, резка вместе со …

Сварка металлов – классификация и виды

Сварка – технологический процесс, используемый на многих производствах, для соединения деталей путем их нагрева и установления межатомных связей. Существует более ста видов сварки, которые классифицируются по различным признакам. Классификация по …

Лазерная гравировка и резка

Такая технология гравировки, резки и раскроя материала использует лазер высокого уровня мощности. Лазерный луч, который сфокусирован, двигается в графической программе по траектории отрисованного эскиза. Используются разные материалы: двухслойный пластик, органическое …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.