Категории: ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Особенности металлургических процессов
Сварной шов образуется в результате сложного металлургического процесса, протекающего в следующих характерных условиях: 1) при высокой температуре; 2) в небольшом объеме расплавленного металла; 3) в течение короткого времени; 4) при быстром отводе тепла в прилегающий твердый металл; 5) при участии двух разных металлов; 6) при интенсивном воздействии окружающих газов и шлака. Благодаря высокой температуре в дуге происходят химические реакции диссоциации некоторой части молекулярного кислорода и водорода на атомарный: Q2 2O – Q1
N2 2N – Q2
H2 2H – Q3
где Q1,Q2,Q3 – количество теплоты, поглощаемой реакцией
Физико-химические процессы Взаимодействие жидкого металла сварной ванны с кислородом, водородом и другими газами. Кислород поступает в ванну из воздуха или из электродного покрытия и интенсивно окисляет расплавленный металл, соединяясь c железом и другими элементами: Fe + O = FeO + Q4
Кислород, находясь в стали в виде окиси железа FeO является вредной примесью, т.к. резко снижает механические свойства стали. Водород попадает в сварочную ванну из влаги, находящейся в воздухе, электродном покрытии, ржавчины на кромках свариваемых деталей. Часть молекулярного водорода остается в шве в виде газовых включений и является вредной примесью, т.к. приводит к образованию рядов дефектов сварки – пористости и трещин в шве и околошовной зоне. Азот поступает в сварочную ванну из окружающего воздуха. Взаимодействуя с металлом он образует нитриды железа Fe4N, Fe2N. Металл шва насыщается нитридами, выделившимися из твердого раствора в α-железе в виде тонких включений (нитридных игл). Азот ухудшает механические свойства стали. Окись углерода СО2 образующаяся при сварке стали за счет окисления углерода, содержащегося в основном и электродном металлах, обычно успевает выделиться из жидкого металла до его застывания. Однако при повышенном содержании углерода в свариваемой стали, проволоке или в электродах окись углерода остается в шве в виде пор. Металл шва, выполненный незащищенной дугой, обладает низкими механическими свойствами. Поэтому для получения высококачественного металла шва и сварного соединения применяют защиту расплавляемого при сварке металла. В качестве защитного газа используют углекислый газ, аргон, гелий и др. Защитный газ из баллонов подают по шлангам в зону дуги. Наиболее распространенной является газошлаковая защита, которая образуется при расплавлении специального покрытия, нанесенного на электрод, специального порошка – флюса, насыпанного слоем определенной толщины на место сварки или запрессованного внутрь трубчатой порошковой проволоки. В процессе сварки покрытие или флюс плавятся, образуя газ, окружающий зону сварки и шлак, обволакивающий капли расплавленного металла и сварочную ванну, что преграждает доступ к ним кислорода и азота воздуха.
Взаимодействие металла сварочной ванны с электродными покрытиями, флюсом и газом. Электродные покрытия или флюсы кроме защиты расплавляемого при сварке металла от окружающего воздуха должны обеспечивать раскисление, легирование и рафинирование металла шва. Раскислением называют процесс освобождения стали от кислорода легирующими элементами. При сварке служат марганец, кремний, титан, алюминий, углерод, хром, никель, молибден и др. Параллельно с раскислением и легированием при сварке происходит рафинирование металла шва. Этот процесс заключается в освобождении шва от шлаковых включений и вредных примесей от FeS, P2O5 и др. Сера и фосфор являются вредными примесями в стали. Сера способствует возникновению трещин, а фосфор снижает вязкость стали, поэтому важно их удалить из сварного шва.
Структура сварных соединений
Сварное соединение разделяется на 4 зоны, имеющие различные микроструктуры: А – зона основного металла; Б – зона термического влияния; В – зона сплавления; Г – зона металла шва. Зоны Б и В называют также околошовной зоной.
Зоной термического влияния называют участок основного металла, не подвергшийся расплавлению, структура и свойства которого изменились в результате нагрева при сварке плавлением. Зона термического влияния разделяется на следующие участки: 1 – участок перегрева, подвергшийся действию температур примерно 1100 – 12000 С, близких к температуре плавления; здесь находится перегретый металл с крупным зерном; 2 – участок перекристаллизации (нормализации), который подвергался воздействию температур от 880 до 1100 С. Он характеризуется мелким строением зерна; 3 – участок неполной перекристаллизации характеризуется частичным образованием новых зерен стали, т.е. неполной перекристаллизацией; 4 – участок старения (рекристаллизации), подвергавшийся нагреву примерно от 500 – 7200 С, характеризуется повышением прочности и снижением пластичности стали в процессе выделения избыточных карбидов и нитридов; 5 – участок, подвергшийся нагреву от 100 до 5000 С и не имеющий заметных структурных изменений.
В – зона сплавления, где находятся частично оплавившиеся зерна металла на границе основного металла и шва; свойства этой зоны часто определяют качество сварного соединения.
|
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-07-22 lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда... |