32. Модифицирование металла при сварке.
Установлено, чем больше зародышей единицы объёма расплавов, тем больше кристаллитов образуется, тем выше и они мельче, механические свойства металла, поэтому при сварке и намеренно стараются облегчить формирование зародышей кристаллизации, вещество способствующий образованию зародышей, называется модификатор.
Процесс модифицирования
Конечной задачей модифицирования при сварке является повышение механических, технологических и эксплуатационных свойств сварного соединения, о средствам измельчения литой структуры металла шва.
В качестве модификатора применяют небольшое кол-во следующих элементов: ванадий, цикорий, титан.
Цели и способы модифицирования:
для измельчения макро - зерен
измельчение хрупких легкоплавких фаз
измельчение микро - зерна
изменение формы и размеров, а так-же распределение не металлических включений (карбиды, графит, нитриты)
раскисление;
легирование;
модифицирование;
рафинирование.
В связи с активным развитием окислительных процессов при сварке плавлением всегда есть потребность раскисления Ме. Однако, чтобы получить наплавленный Ме требуемого состояния и свойств одной операции раскисления недостаточно, т.к. Ме теряет некоторое количество полезных примесей не только при раскислении, но и под действием прямого испарения при действии высоких температур. Для компенсации этих потерь, а также введения в наплавленный Ме специальных добавок параллельно с раскислением осуществляют легирование Ме. Наряду с раскислением и легированием обязательно нужно рафинировать Ме (очищать Ме от серы и фосфора). Для улучшения структуры первичных кристаллов, её измельчения и упорядочения вводят небольшие количества специальных модификаторов. Для сталей: Nb, Ti, Zr, V.
33. Виды химической неоднородности металла сварного соединения.
В процессе кристаллизации состав жидкого металла ванны непрерывно изменяется. Поэтому одновременно с кристаллизацией в нем развиваются диффузионные процессы, стремящиеся к однородному составу металла как внутри кристаллитов, так и между затвердевшими кристаллитами и еще оставшимся жидким расплавом. Однако из-за различия скоростей роста кристаллитов и процессов диффузии, являющихся более медленными, полного выравнивания состава не происходит.
Это приводит к возникновению неравномерности в распределении элементов сплава свариваемого шва - химической неоднородности металла шва. Различают макроскопическую и микроскопическую неоднородность. Первый вид характеризуется неравномерностью состава в отдельных областях металла по сечению шва (зональная ликвация). При микроскопической неоднородности наблюдается неравномерность состава металла в пределах отдельных кристаллитов (микроскопическая ликвация). За счет ликвации создается химическая неоднородность металла шва. Преимущественное развитие в сварных швах обычно имеет внутри дендритная неоднородность. Интенсивность проявления ликвационных процессов зависит от условий сварки. Чем больше скорость затвердевания металла, тем в меньшей степени проявляется ликвация. Вид и степень химической неоднородности оказывают существенное влияние на свойства металла шва, стойкость его против образования трещин и др.
Изучение и анализ строения металла шва проводят путем выявления его кристаллического строения на специально приготовленных шлифах поперечных и продольных сечений. При этом различают понятия «макроструктура» и «микроструктура». Макроструктурой называют строение металла шва, выявляемое при осмотре невооруженным глазом или при небольших увеличениях с помощью луп или бинокулярных микроскопов. При этом удается выявлять общий характер строения металла (столбчатое, зернистое), форму провара, наличие дефектов (поры, трещины, включения и т. п.). Микроструктура металла шва характеризует его тонкое строение, выявляемое на шлифах с помощью металлографических микроскопов с высокой степенью увеличения (строение кристаллитов, наличие внутри дендритной ликвации, микродефектов).
Макрохимическая неоднородность. Макроскопическая неоднородность может возникать при сварке разнородных Ме. При разнородных составах свариваемого и присадочного Ме, при многослойной сварке, в результате химических реакций состав Ме шва отличается от состава капли Ме, причём изменение состава увеличивается от слоя к слою. Основной причиной неоднородности однослойного Ме шва является неполное перемешивание Ме в ванне или в отдельных её частях.
Виды микрохимической неоднородности:
Внутрикристаллитная.
Межкристаллитная в зоне сплавления.
Зернограничная.
Внутризёренная.
3, 4 относятся к деформированному и рекристаллизованному Ме, к Ме ОШЗ.
Внутрикристаллитная неоднородность проявляется как различное содержание примеси в последовательно кристаллизующихся точках кристаллита.
Химическая неоднородность в зоне сплавления и ОШЗ. Рекристаллизационные процессы, имеющие место при сварке в ОШЗ всегда сопровождается перераспределением примесей. Это и приводит к развитию значительной химической неоднородности, особенно на границе с жидким Ме в зоне полуоплавившихся зёрен. Процессы, связанные с перераспределением примесей в твёрдом состоянии, называются сегрегационными
