ТЕОРИЯ сварочных процессов

Характерные зоны сварных соединений

Сварные соединения, выполненные сваркой плавлением, мож­но разделить на несколько зон, отличающихся макро - и микро­структурой, химическим составом, механическими свойствами и другими признаками: сварной шов, зону сплавления, зону терми­ческого влияния и основной металл (рис. 12.1). Признаки зон свя­заны с фазовыми и структурными превращениями, которые пре­терпевает при сварке металл в каждой зоне.

Сварной шов характеризуется литой макроструктурой металла. Ему присуща первичная микроструктура кристаллизации, тип ко­торой зависит от состава шва и условий фазового перехода из жидкого состояния в твердое.

Рис. 12.1. Характерные зоны сварных соединений:

1 - сварной шов; 2 - зона терми­ческого влияния; 3 - основной металл; 4 - околошовный уча­сток зоны термического влия­ния; 5 - зона сплавления; Тл, Гс и Гпр - температуры ликвидуса, солидуса и начала фазовых и структурных превращений

Зона термического влияния ~ участок основного металла, при­мыкающий к сварному шву, в пределах которого вследствие тепло­вого воздействия сварочного источника нагрева протекают фазовые и структурные превращения в твердом металле. В результате этого зона термического влияния имеет отличные от основного металла величину зерна и вторичную микроструктуру. Часто выделяют око­лошовный участок зоны термического влияния, так называемую околошовную зону. Она располагается непосредственно у сварного шва и включает несколько рядов крупных зерен. Металл шва, имеющий литую макроструктуру, и зона термического влияния в основном металле, имеющая макроструктуру проката или рекри - сталлизованную макроструктуру литой или кованой заготовки, раз­деляются друг от друга поверхностью сплавления. На поверхности шлифов, вырезанных из сварного соединения и подвергнутых трав­лению реактивами, она при небольших увеличениях наблюдается как линия (ее называют линией или границей сплавления).

Зона сплавления - это зона сварного соединения, где происходит сплавление наплавленного и основного металла. В нее входит узкий участок шва, расположенный у линии сплавления, а также оплав­ленный участок околошовной зоны. Первый участок образуется вследствие недостаточно эффективного переноса расплавленного основного металла в центральные части сварочной ванны. Здесь имеет место перемешивание наплавленного и основного металлов в соизмеримых долях. На втором участке возможно появление между зернами жидких прослоек, имеющих аналогичный состав. В случае
применения при сварке сталей разнородных наплавленного и ос­новного металлов (например, соответственно аустенитного и пер­литного) зона сплавления отчетливо наблюдается в виде переход­ной прослойки. Она часто существенно отличается от металла шва и зоны термического влияния по химическому составу, вторичной микроструктуре и свойствам. Распределение элементов по ширине зоны сплавления имеет сложный характер, обусловленный процес­сами перемешивания наплавленного и основного металлов, диффу­зионного перераспределения элементов между твердой и жидкой фазами и в твердой фазе - на этапе охлаждения.

Основной металл располагается за пределами зоны термического влияния и не претерпевает изменений при сварке. Возможно его влияние на превращения в зоне термического влияния в зависимости от его макро - и микроструктуры, определяемых способом первичной обработки металла (прокат, литье, ковка, деформирование в холод­ном состоянии) и последующей термообработкой (отжиг, нормали­зация, закалка с отпуском, закалка со старением и т. п.).