ТЕОРИЯ сварочных процессов

Трещины повт’орного нагрева

Трещины повторного нагрева образуются в процессе высокого отпуска сварных соединений с целью снятия сварочных напря­жений. Они характерны для низколегированных и легированных сталей, в особенности для перлитных жаропрочных Сг — Мо — V сталей. Трещины представляют собой межкристаллитное раз­рушение в крупнозернистой части ЗТВ. Критический интервал температур растрескивания 770...970 К.

Склонность к трещинам повторного нагрева зависит от соста­ва стали, микроструктуры ЗТВ и значений остаточных сварочных напряжений. Наличие в составе стали Сг, Mo, V, а также Си, Nb, Ті и примесей (Р, As, Sb и др.) способствует появлению склон­ности к растрескиванию. Ориентировочно потенциальную склон­ность к образованию трещин можно оценить по выражению

AG = Сг + 3,3Mo + 8,1V — 2,

согласно которому при AG > 0 стали потенциально склонны к образованию трещин повторного нагрева. Повышение содержа­ния С увеличивает склонность к появлению трещин, а легирова­ние Мп и Ni понижает ее.

Образование трещин связывают с локальной пластической деформацией ползучести, обусловливающей релаксацию (снятие) сварочных напряжений. Нагрев и выдержка в критическом ин­тервале температур приводят к выделению мелкодисперсных час­тиц карбидов в теле зерен. Упрочнение последних способствует развитию пластической деформации преимущественно в пригра­ничных областях зерен. В результате относительного смещения зерен на их стыках появляются пики микронапряжений, кото­рые служат причиной зарождения очагов микротрещин. Образо­вание микротрещин облегчается сегрегацией примесей на гра­ницах зерен, снижающих их когезионную прочность (прочность сцепления).

Качественную оценку склонности сталей к образованию тре­щин повторного нагрева получают путем испытаний жестких сварных проб, которые после сварки подвергают высокому отпус­ку в течение 5... 15 ч. По результатам испытаний стали разделяют на склонные и несклонные к растрескиванию. Сравнительную количественную оценку получают путем механических испытаний сварных образцов по методу ЛТП2 или «имплант», которые выполняют в условиях длительного нагружения при температуре высокого отпуска. Минимальные напряжения от внешней нагруз­ки, при которых начинается растрескивание, принимают за пока­затель сопротивляемости образованию трещин повторного нагрева.

Меры предотвращения трещин повторного нагрева предусмат­ривают выбор рационального легирования стали, особенно уменьшение до возможного минимума содержания Мо и V, сни­жение уровня остаточных напряжений в сварных узлах и повы­шение температуры отпуска свыше 970 К.

[1] При н еупругих соударениях частиц энергия пере­дается в виде энергии диссоциации дод, возбуждения wB или ионизации w,, причем за одно столкновение может быть передано сразу несколько электрон-вольт. При этом электрон нейтрального атома переходит с низкого уровня на более высокий, потенциаль­ная энергия атома растет и атом возбуждается либо ионизируется.

[2] От лат. ambios — оба.

[3] Числитель — с содержанием азота 0,02%, знаменатель —• 0,23%.

Чем меньше а, тем мельче капли жидкости и вероятнее пере­ход к мелкокапельному и струйному переносу металла.

Соприкосновение жидкого металла с газами и шлаками мо­жет изменить его поверхностное натяжение. Например, кислород снижает поверхностное натяжение стали, поэтому при сварке в инертных газах в смесь добавляют до 5% кислорода.

По данным И. К. Походни и А. М. Суптеля, при сварке на обрат­

ной полярности анодное пятно стабильно на торце жидкой капли и с увеличением тока его плотность остается постоянной, а раз­мер пятна растет. Поэтому перегрев капли и ее кипение насту­пают при меньших токах, чем на прямой полярности, когда ка­тодное пятно беспорядочно перемещается. При увеличении плот-

[4] пс,= — 26,02+ 11,51-10_3-7 + 3,426-105-7“2.

Записываем расчетное уравнение для ДHf.

т

ДЯГ=—483 680+ 5 (-26,02+11,51 -10“3-7 +3,426-105-Г“2).

298.15

После интегрирования этого выражения получим

ДНт = -483 680 - 26,02(7 - 298,15) + (11,51 /2)■ 10“3(72 - 298,152)- - 3,426 • 10S( 1 /7 - 1 /298,15).

[5] При написании этого раздела предполагалось знакомство читателя с курсом химии.

[6]

[7] В приближенных расчетах % принимают за единицу.

[8] Эффект Баушингера заключается в том, что предварительная пластиче­ская деформация металла растяжением уменьшает предел текучести при после­дующем его сжатии и, наоборот, предварительная пластическая деформация металлов сжатием уменьшает предел текучести при последующем его растяжении.

[9] Для однокомпонентной системы температура равновесия двух фаз соот­ветствует 7л; для двухкомпонентного сплава с содержанием примеси Со (см рис. 13 2) — кривой А'В".

[10] Коагуляция и сфероидизация фаз рассмотрены выше.

[11] Зерна аустенита, образовавшиеся при иагреве свыше Асз при пред­шествующей термической обработке

[12] Согласно стандарту природную зернистость стали оценивают баллом зерна, которое формируется после восьмичасовой выдержки стали при 1203 К

[13] От англ m situ, т е на месте