33. Что такое зона термического влияния во время сварки и наплавки. Определите её значение.
Строение и свойства ЗТВ во многом определяют прочностные свойства и эксплуатационную надежность всего сварного соединения
Во время сварки температура в области шва равняется температуре плавления металла; поэтому металл околошовной зоны, называемой также зоной термического влияния, проходит весь интервал температур от нормальной рабочей температуры до температуры плавления.
В соответствии с этим, металл в разных областях зоны термического влияния получает при нагревании различные структуры в зависимости от нагрева. Остывание небольшой области нагретого металла в околошовной зоне, окруженного большими массами холодного, хорошо теплопроводящего металла, происходит достаточно быстро, поэтому весьма часто в околошовной зоне сохраняется в переохлажденном виде структура, отвечающая температуре нагрева, что приводит к развитию внутренних напряжений, повышению хрупкости (снижению ударной вязкости) и образованию трещин. Поэтому первое мероприятие по повышению качества металла шва и околошовной зоны состоит в замедлении остывания шва, что достигается защитой шва шлаками (при шлакообразуюших электродах), флюсом или защитным газом, а в ряде случаев—искусственным подогревом или отжигом.
1-наплавленный металл, 2-участок перегретого металла, 3-участок нормализации, 4- участок неполной нормализации, 5- основной металл.
Участок перегретого металла имеет более низкие механические свойства, чем основной, т.к. здесь получается крупное зерно и часто появляется структура перегрева, придающая стали пониженные пластические свойства.
Участок нормализации имеет мелкозернистую структуру (мельче, чем у основного металла вне зоны термического влияния). Механические качества металла этого участка могут быть выше механических свойств основного металла, не затронутого действием тепла при сварке.
Участок неполной нормализации имеет структуру, среднюю между структурой зоны нормализации и структурой основного металла. Механические качества этой зоны удовлетворительные.
Характер и протяженность зоны термического влияния зависят от состава и теплофизических свойств свариваемого металла, способа и режима сварки, типа сварного соединения и т. п.
34. Визначити вплив легованих елементів на якість зварювання.
Чем лучше свариваемость стали, тем шире технологический диапазон различных видов сварки этой стали и тем проще сам процесс. Ухудшение свариваемости стали вызывает возникновение высоких остаточных напряжении и деформаций, образование разупрочненных участков в зоне теплового влияния, сильный рост зерна в околошовной зоне, появление горячих трещин. Углерод и все основные легирующие элементы отрицательно влияют на свариваемость. Однако пределы их содержания, когда начинается ухудшение свариваемости, различны. Причем эти пределы зависят также и от уровня легирования стали другими элементами. Отрицательное влияние углерода на свариваемость связано с повышением склонности стали к образованию горячих и холодных трещин, с повышением хрупкости металла в зоне теплового влияния. В нелегированной и низколегированной стали содержание углерода до 0,25 % незначительно ухудшает свариваемость. Заметное ухудшение свариваемости наступает при содержании углерода более 0,3%. Особенно плохо свариваются стали с содержанием углерода 0,5 % и более. Влияние легирующих элементов на свариваемость может быть различным в низко- и высоколегированных сталях. В низколегированных сталях наблюдается следующее их влияние. Содержание кремния до 1,7% особо вредного влияния на свариваемость не оказывает. Некоторое отрицательное его влияние связано с упрочнением феррита и со способностью неоднородного распределения углерода. Влияние марганца зависит от содержания углерода в стали — чем выше его содержание, тем хуже свариваемость. Это связано с повышением хрупкости, вероятностью появления холодных трещин и повышением склонности к появлению элементов закалочных структур в зоне теплового влияния. В своем влиянии на свариваемость хром также связан с количеством в стали углерода. При содержании углерода более 0,25 % и хрома более 2 % свариваемость стали значительно ухудшается. При большом содержании хрома повышается склонность к образованию холодных трещин, возникает неоднородность свойств в зоне термического влияния, увеличивается объемный эффект превращения аустенита и снижается теплопроводность стали. Все это приводит к повышению уровня остаточных напряжений. Присутствие никеля до 1 % при содержании до 0,2 % углерода существенно свариваемость не ухудшает. При наличии никеля до 1,5 % свариваемость остается удовлетворительной. При дальнейшем повышении содержания должно быть снижено наличие углерода или приняты специальные технологические меры для обеспечения получения качественного сварного соединения. На свариваемость стали плохо влияют элементы, дающие устойчивые карбиды. Без значительного ухудшения свариваемости в низкоуглеродистую сталь вводят до 0,5 % вольфрама и молибдена. Ниобий и ванадий ухудшают свариваемость при их содержании более 0,2%.