Оценка температуры нагрева стальных изделий путем исследования микроструктуры сварного соединения
Методика оценки температуры нагрева стальных изделий путем исследования микроструктуры сварного соединения представлена в работе [48].
Дополнительные сведения о получаемых микроструктурах можно получить из Атласа микроструктур [51].
Структура сварного соединения
Сварное соединение (рисунок 2.74) при сварке плавлением включает в себя сварной шов 1, образовавшийся в результате кристаллизации сварочной ванны, зону сплавления 2 и зону термического влияния (ЗТВ) 3, представляющую часть основного металла, непосредственно привыкающую к сварному шву и подвергающуюся тепловому воздействию при сварке, вызывающему изменение структуры и свойств.
Металл в любой зоне сварного соединения испытывает нагрев и охлаждение. Максимальная температура нагрева в разных участках соединения различна.
Рисунок 2.74 - Схема строения сварного соединения:
1 - сварной шов, 2 - зона сплавления, 3 - зона термического влияния.
Сварной шов образуется в результате расплавления основного и электродного металлов, а потому после затвердевания он имеет структуру литого металла с вытянутыми столбчатыми кристаллитами. В зоне термического влияния изменение нагрева происходит от температуры плавления на границе со швом до комнатной температуры. При этом в металле могут происходить различные структурные и фазовые превращения, приводящие к появлению участков металла, различающихся по структуре.
|
|
|
При сварке низкоуглеродистых сталей в ней отмечают следующие участки (рисунок 2.75): неполного расплавления, перегрева, нормализации, неполной перекристаллизации, рекристаллизации.
1 – Сварной шов; 2 - Участок неполного расплавления; 3- Участок перегрева;
4 - Участок нормализации; 5 - Участок неполной перекристаллизации;
6 - Участок рекристаллизации; 7 - Основной металл
Рисунок 2.75 - Структура сварного шва, ЗТВ и основного металла низкоуглеродистой стали
Участок сварного шва (1). Эта зона характеризуется структурой литого металла с вытянутыми достаточно крупными столбчатыми кристаллами, направленными от зерен-подкладок не расплавившейся части металла к центру шва. Микроструктура этого участка
Участок неполного расплавления (2) примыкает непосредственно к сварному шву и является переходным от литого металла шва к основному. На этом участке происходит образование соединения и проходит граница сплавления. Он представляет собой узкую область (0,1 - 0,4 мм) основного металла, нагревавшегося до частичного оплавления зерен.
Участок перегрева (3) - область основного металла, нагреваемого до температур 1100 – 1450 °С, в связи с чем металл его отличается крупнозернистой структурой и пониженными механическими свойствами и тем заметнее, чем крупнее зерно и шире зона перегрева. На этом участке может наблюдаться Видманштеттова структура.
|
|
|
Участок нормализации (4) (перекристаллизации) охватывает область основного металла, нагреваемого до температуры 900 – 1100 °С. Металл этого участка обладает высокими механическими свойствами, так как при нагреве и охлаждении на этом участке образуется мелкозернистая структура в результате перекристаллизации без перегрева.
Участок неполной перекристаллизации (5) нагревается в пределах температур 725 – 900 °С. В связи с неполной перекристаллизацией, вызванной недостаточным временем и температурой нагрева, структура металла состоит из смеси мелких перекристаллизовавшихся зерен и крупных зерен, которые не успели перекристаллизоваться. Механические свойства данной зоны более низкие, чем у металла предыдущего участка.
Участок рекристаллизации (6) наблюдается при сварке сталей, подвергавшихся холодной деформации (прокатке, ковке, штамповке). При нагреве до температуры 450 – 725 °С в этой области основного металла развивается процесс рекристаллизации, приводящий к росту зерна, огрублению структуры, к разупрочнению металла.
|
|
|
Участок основного металла (7) представляет собой исходную микроструктуру металла.
Таким образом, сварное соединение характеризуется неоднородностью свойств. Ширина ЗТВ зоны зависит от толщины металла, вида и режима сварки.
Изменения микроструктуры сварного соединения при его нагреве
В результате нагрева на пожаре микроструктура и свойства отдельных зон сварного соединения постепенно выравниваются. Микроструктура сварного соединения при нагреве в интервале температур 20 – 700 °С описана выше.
При нагреве сварного шва выше температуры фазового превращения (727 °С) происходит переход кристаллической решетки от одного типа к другому (превращение перлита в аустенит), интенсивней протекает процесс рекристаллизации, в результате чего исчезает мелкозернистая зона на участке неполной рекристаллизации (4). На участке сварного шва (1) исчезает структура с вытянутыми столбчатыми кристаллами.
Дальнейшее повышение температуры (800, 900, 1000 °С) приводит к росту зерна на всех участках сварного соединения, что может быть использовано для оценки температуры нагрева подобных образцов.
Дата добавления: 2020-12-22; просмотров: 243; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!