Лекция №12 Горячие трещины при сварке. Теория сварочных процессов

Лекция №12
Горячие трещины при сварке.
Теория сварочных процессов
1. Введение:
Виды свариваемых материалов.
1. Эксплуатационные.
𝜎Т , 𝜎в предел прочности , 𝛿 относительное удлинение ;
𝜓 относительное удлинение ; KCV (KCU; КСТ) (ударная
вязкость); HV (твёрдость) – механические свойства.
- коррозионная стойкость;
- жаропрочность – способность металла сохранять механические
свойства (прочность) при высоких температурах
- жаростойкость – свойства поверхности материала не изменять
свои свойства при высоких температурах
Теория сварочных процессов
2. Технологические свойства
- литейные свойства (жидкотекучесть)
- обрабатываемость давлением
- обрабатываемость резаньем
- Свариваемость
Чем выше эксплуатационные свойства, тем
ниже технологические.
Теория сварочных процессов
Понятие технологической прочности.
Этот термин был введён в 50-х годах XX века профессором
Н.Н. Прохоровым.
Технологическая прочность – свойство металла или сплавов
сохранять сплошность (не разрушаться) под действием
тепловых и силовых нагрузок, возникающих в процессе
изготовления изделия.
Горячие и холодные трещины появляются из-за недостаточной
технологической прочности.
Теория сварочных процессов
Виды дефектов:
- технологические (непровар) – возникают из-за низкой
квалификации сварщика и т.п. (подрез, прожёг,
шлаковые включения, вольфрамовые включения, поры,
наплыв, незаверенный кратер, увеличенная ширина шва,
заниженная ширина шва)
- металлургические дефекты (горячие и холодные
трещины) – не зависят от квалификации сварщика.
Теория сварочных процессов
Горячие трещины. Определение.
К горячим трещинам наиболее склонны алюминиевые
сплавы и хромоникелевые аустенитные стали.
Горячие трещины – это хрупкие локальные
межкристаллитные разрушения, возникшие в шве, в
ЗТВ на этапе кристаллизации, когда металл находится
в твердожидком состоянии.
Теория сварочных процессов
Виды горячих трещин:
1,2 – продольные
3,4 – поперечные
1,3 – в шве
2,4 – в ЗТВ
Отличительная особенность горячих трещин:
- тёмный окисленный излом.
Теория сварочных процессов
Физическая модель образования горячих
трещин.
Теория сварочных процессов
Тл, Тс – равновесные солидус и ликвидус
δmin – минимальная пластичность, % (δmin =0,15…1,5%)
(δТ=20 ≈20-30%)
ТИХ – температурный интервал хрупкости, оС
ВГТИХ, НГТИХ – верхняя и нижняя границы ТИХ, оС
Высокотемпературные деформации начинаются, когда металл
переходит в твердожидкое состояние.
αД>αкр
(αД2>αкр)
αД1<αкр – ГТ нет.
Теория сварочных процессов
Факторы, влияющие на образование горячих трещин
1) δmin
2) ТИХ, оС – температурный интервал хрупкости
3) αД, %/ оС – действующий темп деформации
𝜎𝑚𝑖𝑛
,
ТИХ
𝛼кр =
%/ оС – показатель сопротивляемости
горячим трещинам
Теория сварочных процессов
Факторы, влияющие на температурный
интервал хрупкости.
1. Химический состав.
Рассмотрим влияние химического состава на
ТИХ на примере сплава с одним
легирующим элементом, имеющим
ограниченную растворимость в твёрдом
состоянии.
С – легирующий элемент.
Тл, Тс – равновесные солидус и ликвидус, оС
ВГТИХ, НГТИХ – верхняя и нижняя границы
ТИХ, оС
ВГТИХ – температура, при которой
количество твёрдой фазы становится равно
количеству жидкой фазы.
За нижнюю границу ТИХ принимается
неравновесный солидус.
Теория сварочных процессов
2. Вредные примеси.
Вредные примеси увеличивают величину ТИХ.
Для стали наиболее вредной примесью является сера.
Образуется сульфид железа FeS. Тпл = 988оС.
Красноломкость – разрушение металла при литье или
при обработке давлением при температурах выше 1000оС.
Содержание S в сталях <0,05%.
Теория сварочных процессов
Факторы, влияющие на минимальную
пластичность
1) Тип кристаллизации.
Теория сварочных процессов
2) Угол срастания осей противоположно растущих
кристаллитов.
Срастание кристаллитов в центре
шва происходит боковыми гранями.
Срастание кристаллитов в центре
шва происходит вершинами.
2α’<<2α’’
δ’min>δ’’min
Теория сварочных процессов
3) Диаметр кристаллитов.
Теория сварочных процессов