Варіант 23

а) Как показали рентгенографические исследования, при устойчивом процессе сварки металл электродной проволоки переносится в сварочную ванну в виде капель. Формируясь, капля увеличивается за счёт расплавления конца электрода и стекания металла по боковой поверхности электрода. На каплю действуют те же основные силы: сила тяжести, электродинамическая сила и сила поверхностного натяжения, зависящая от свойств окружающей каплю среды – жидкого шлака.

С увеличением размера капли на конце электрода возрастают силы тяжести и поверхностного натяжения. Вблизи границы капли с твердым металлом электрода появляется шейка. Плотность тока в ее сечении возрастает, что приводит к увеличению электродинамической силы. Под действием этой силы при отрыве от торца электрода капля приобретает некоторое ускорение. Жидкий шлак тормозит движение капли и приобретает часть её импульса. В связи с торможением среднее количество капель на единицу длины пути возрастает.

б) Насыщение водородом жидкого металла отрицательно сказывается на его свойствах. При достаточно быстром охлаждении металла ванны не весь растворенный в ней водород успевает выделиться. Оставшийся в металле атомарный водород задерживается в ветвях зарождающихся и растущих дендритов, у поверхности кристаллов, у мест расположения посторонних включений, а также дефектов кристаллической структуры. Здесь атомы водорода воссоединяются в молекулы, а парциальное давление атомарного водорода резко снижается, вследствие чего он продолжает сюда диффундировать. Непрерывно образующийся молекулярный водород создаёт значительные давления, так как сам он не в состоянии диффундировать через металл и практически нерастворим в нем. Кроме того, водород может окисляться в водяной пар, который в металле не растворяется. В связи с тем что давление направлено во все стороны, в металле возникает объемное напряженное состояние, приводящее к снижению пластических свойств его, а иногда – и к хрупкому разрушению.

Варіант 24

а) В образовании холодных трещин при сварке закаливающихся сталей значительна роль водорода. Растворенный в металле атомарный водород легко диффундирует в области с меньшей его концентрацией – в наружную поверхность шва, затем, покидая шов, - в околошовную зону и в различные несплошности, имеющиеся в металле (поры, микропустоты и др.). Если в околошовной зоне закалочных структур нет, водород перемещается далее, в глубь металла, не проявляя охрупчивающего действия. Если же закалочная структура в околошовной зоне образовалась, водород задерживается здесь, так как в мартенсите диффузионная подвижность его невелика (в несколько раз меньше, чем в феррито-перлитной стали). Скапливаясь в микропустотах и переходя в молекулярную форму, водород постепенно развивает в них высокое давление, создающее в окружающих объемах металла большие микронапряжения.

б) Представления о природе возникновения холодных трещин значительно расширились, когда стала очевидной связь между их образованием и склонностью закаленной стали к замедленному разрушению, наблюдаемому под действием статической нагрузки при комнатных температурах. В этом случае образование холодных трещин в околошовной зоне рассматривается как процесс постепенного зарождения трещин на границах зёрен и дальнейшего их развития как по границам, так и по телу зерен.

В околошовной зоне на поверхностях раздела зерен сопряженности кристаллической решетки нет, а существует высокая концентрация искажений и дефектов кристаллического строения. Добавляемая к этому неупорядоченность строения границ и их локальные искажения приводят к тому, что границы зерен обладают пониженным сопротивлением сдвигу в сравнении с телом зерна, а зерна приобретают склонность к упруго-пластическому скольжению по границам при деформировании с малыми скоростями.