6 .2.8. Образцы с надрезом.

Рис. 27. Образец с надрезом

Заготовки таких образцов нагревают по термическому циклу сварки, далее из них изготавливают образец с кольцевым надрезом и испытание на растяжение до разрушения в релаксационных машинах типа УИМ – 5 или в жёстких рамках, помещённых в печь при требуемой температуре. Величина начального напряжения в сечении надреза образца может быть определена по формуле:

,

– величина начального напряжения в сечении надреза;

– предел текучести при температуре испытания;

и – модули упругости при температуре испытания и комнатной температуре.

По данным испытаний строят кривые релаксации.

1. – охлаждение в воде;

2. – охлаждение на воздухе;

3. – охлаждение в масле;

4. – охлаждение с печью;

5. – сталь Х2М, охлаждение на воздухе

Рис. 28. Кривые релаксации образцов сталей 15Х1М1Ф и Х2М,

нагретых по термическому циклу сварки (1–4 – сплав 15Х1М1Ф)

После вырезки образцов их испытывают на растяжение (УИМ – 5), причём предварительные заготовки нагревают в соляной ванне до 1550 ⁰С, а их охлаждение происходит в разных средах. Полученные зависимости показывают: образцы из стали 15Х1М1Ф имеют минимальное время до разрушения при температуре 650 ⁰С, а стали типа Х2М – при 600 ⁰С. Минимальное время до разрушения для стали 15Х1М1Ф несколько минут, для стали Х2М – несколько часов, что и обуславливает малую вероятность околошовного растрескивания при термической обработке сварных узлов из этой стали.

7. Сварка титана, циркония, гафния

Титан, цирконий, гафний (Ti, Zr, Hf) являются аналогами, в связи с общностью химических и кристаллографических свойств.

Характерные особенности:

1. Наиболее высокая активность среди тугоплавких металлов по отношению к кислороду, азоту, водороду (O₂, N₂, H₂), с которыми они соединяются непосредственно при нагреве с образованием очень устойчивых соединений, вызывая резкое охрупчивание металла. Оксиды и нитриды устойчивы как при низких, так и при высоких температурах:

Температура плавления оксидов титана, циркония, гафния

Т_{ПЛ TiO, ZrO, HfO} = 1820, 2710, 2840 ⁰С,

при их температуре плавления Т_{ПЛ Ti} = 1680 ⁰С, Т_{ПЛ TiN} = 3205 ⁰С, Т_{ПЛ ZrN} = 2980 ⁰С.

Гидриды этих металлов устойчивы и при низких температурах, однако при температуре Т= 700–800 ⁰С разлагаются, что существенно изменяет растворимость водорода в металле.

2. Высокая чувствительность к термическому циклу сварки. Причина: протекание полиморфного  превращения, резкий рост зерна высокотемпературной –фазы, особенно при нагреве выше Т_{ПОЛН/ ПРЕВР Ti} = 882 ⁰С. При охлаждении и старении образуются хрупкие фазы, они же образуются и при нагреве.

3. Склонность к замедленному разрушению; характерной особенностью чистых металлов этой группы является высокая сопротивляемость горячим трещинам при сварке, главным образом в связи с малым температурным интервалом хрупкости, а также особенностью теплофизических свойств при повышенных температурах. Склонность металлов этой группы к замедленному разрушению объясняется как следствие водородного охрупчивания при наличии растягивающих напряжений (1–го рода). Это явление резко интенсифицируется при наличие дополнительных факторов: повышенное содержание примесей, неблагоприятных структурах, жёстком напряжённом состоянии.

4. У чистых металлов высока сопротивляемость к горячим трещинам, обычно она связана с малым ТИХ.

5. В сварных соединениях этой группы наблюдается значительная анизотропия свойств, так как низкотемпературная альфа–модификация имеет гексагональную плотноупакованную решетку, для которой характерно это явление.