4 Оценка ожидаемых механических свойств

СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ

4.1 Расчётная оценка ожидаемых механических свойств металла шва

При оценке ожидаемых механических свойств металла шва необходимо учитывать действие следующих технологических факторов: долю участия основного металла в формировании шва и его химический состав; тип и химический состав сварочных материалов; метод и режим сварки; тип соединения и число проходов в сварном шве; размеры сварного соединения; величину пластических деформаций растяжения в металле шва при его остывании.

4.1.1 Влияние доли участия основного металла и, соответственно, химического состава металла шва на его механические свойства устанавливается эмпирическими уравнениями.

а) Временное сопротивление разрыву _в, МПа, вычисляют по формуле

_в=48+500∙С+252∙Mn+175∙Si+239∙Cr+77∙Ni+80∙W+70∙Ti+

+176∙Cu+290∙Al+168∙Mo, (51)

б) Относительное удлинение

δ=50,4─(21,8∙С+15∙Mn+4,9∙Si+2,4∙Ni+5,8∙Cr+6,2∙Cu+

+2,2∙W+6,6∙Ti)+17,1∙Al+2,7∙Mo, (52)

где символами в уравнениях 48, 49 обозначено содержание химического

элемента в металле шва, %.

в) _т=0,73∙_в, (53)

где _в – временное сопротивление разрыву, МПа;

г) ψ=2,32∙δ, (54)

где δ – относительное удлинение, %.

4.1.2 Влияние скорости охлаждения и граничных условий на механические

свойства металла шва

а) Мгновенную скорость охлаждения металла в околошовной зоне при температуре наименьшей устойчивости аустенита ₀, град/с при однопроходной сварке стыковых соединений со сквозным проплавлением определяют по формуле

₀=2с²(Т_min─Т₀)³/(q_п²), (55)

б) Мгновенную скорость охлаждения металла в околошовной зоне при температуре наименьшей устойчивости аустенита ₀, град/с при сварке тавровых соединений определяют по формуле

₀=3с²(Т_min─Т₀)³/(q_п²), (56)

в) Мгновенную скорость охлаждения металла в околошовной зоне при температуре наименьшей устойчивости аустенита ₀, град/с при наплавке валика на массивное тело определяют по формуле

₀=2(Т_min─Т₀)²/q_п, (57)

где  – коэффициент теплопроводности, Вт/(см⁰С),

с – удельная теплоёмкость, Дж/(г⁰С);

 – плотность основного металла, г/см³;

– толщина свариваемого металла, см;

Т₀ – начальная температура, ⁰С;

Т_min – температура наименьшей устойчивости аустенита, ⁰С;

q_п – погонная энергия сварки, Дж/см.

Для низкоуглеродистых и низколегированных сталей можно принять

• =0,42Вт/(см⁰С);

• с=5,25Дж/(см³⁰С);

• Т_min=550…600⁰С.

Полученные расчётным путём механические характеристики металла шва по формулам 51─53 следует скорректировать влиянием мгновенной скорости охлаждения (рисунок 9).

Рисунок 9 – График относительных характеристик механических

свойств металла шва в зависимости от мгновенной скорости

охлаждения шва

г) Механические характеристики металла шва с учётом мгновенной скорости охлаждения:

_{в шва}=_в∙f(_в), (58)

_{т шва}=_в∙f(_т), (59)

ψ _шва=_в∙f(ψ), (60)

4.2 Ожидаемые механические свойства и структурный состав металла околошовной зоны определяют по атласам (структурных превращений металла в точках ОШЗ при сварке) в зависимости от скорости охлаждения или погонной энергии сварки для каждой конкретной марки свариваемой стали (свариваемого металла).