Технологическая прочность при сварке металла в процессе его кристаллизации (горячие трещины)

Технологическая прочность способность металла сопротивляться различным родам воздействия при его технологической обработки.

Под технологической прочностью сварного соединения понимают их способность сопротивляться деформациям без разрушений возникающих под воздействием термо деформационного цикла сварки.

Технологическая прочность при кристаллизации (горячие трещины), в результате фазовых превращений (холодные трещины).

Горячие трещины – хрупкое межкристаллитное разрушение металла шва или около шовной зоны в температурном интервале хрупкости. Основная причина образования горячих трещин – упруго пластическая деформация удлинения возникающая при охлаждении металла (усадка литого металла).

темп деформации – темп деформации.

Температурный интервал хрупкости зависит от схемы кристаллизации наименьший будет при объемной схеме кристаллизации, наибольший при линейной схеме кристаллизации (при высокой скорости сварки); также зависит от кривой пластичности. Минимальной пластичностью обладает ячеистая, максимальной – дендритная.

 

Методы определения и склонности металла к образованию горячих трещин.

Разделяют на два типа:

1)   Методы качественной оценки (методы проб)

2)   Методы количественной оценки (машинный метод)

Методы проб не говорят о том, на сколько склонен тот или иной металл, а говорят только о наличии.

Критерий – критическая скорость разрыва.

Факторы влияющие на склонность металла к образованию горячих трещин.

1)   Химический состав металла

2)   Схема кристаллизации (тип структуры)

3)   Темп деформации

Способ повышения стойкости св-ых соединений против образования горячих трещин.

1)    технологическое применение св-х материалов режимов св-ки, способов и технологий обеспечивающих мелкозернистую структуру по возможности равноосную структуру Ме шва без хим-ой неоднородности.

2)    Снижение темпа деформаций в темпер-ном интервале хрупкости. Рациональное конструирование сварного узла, многократное перемещение св-ых швов (повыш. к образованию горячих трещин), последовательность св-ых швов, применение соответствующих зажимных приспособлений. жесткую конструкцию н/о избегать и жёстких контуров.

2) Углекислый газ в области высоких температур диссоциирует на СО и О2. На этот процесс расходуется часть тепловой энергии и дугового разряда

2СО2=2СО + О2-Q

В точке О на оси столба дуги происходят резкое повышение температуры и диссоциация СО С каплями электродного металла, проходящими через дуговой промежуток, будет со прикасаться атмосфера, состоящая из 66,6% СО и 33,3% О2. По отношению к металлу она окислительная:

2Fe+O2=2FeO

Но в то же время большая концентрация СО будет тормозить этот процесс и, кроме того, задерживать окисление углерода стали:

[Fe3C]+[FeO]=4Fe+CO

Наличие в атмосфере дуги значительного количества кислорода требует дополнительного легирования сварочной проволоки кремнием (это примерно 1%) и марганцем (около 2%). Поэтому для сварки низкоуглеродистых сталей используют специальные сварочные проволоки (СвО8ГС, СвО8Г2С).

диссоциация паров воды, поступившей из-за повышенной влажности СО2, тоже будет тормозиться вследствие высокой концентрации кислорода, полученного при диссоциации СО2:

2O=2H22

На участках, удаленных от оси столба дуги, будет происходить рекомбинация молекул СО2 с большим выделением тепловой энергии, которая раньше расходовалась на диссоциацию газа (около 30% электрической мощности дуги):

2СO+О2=2CO+Q.

Газовая атмосфера на участках, удаленных от оси столба дуги, будет обогащаться СО и водород, образовавшийся при диссоциации паров воды, будет связываться в молекулы Н2O:

Н2+СО2 =H2O+СО.

Таким образом, при сварке в струе углекислого газа металл поглощает водород в меньших количествах, чем при других видах сварки.

Po2(MeO)< Po2(CO2)-окисление

Po2(MeO)> Po2(CO2)-востановление

Чем больше конц. СО в газовой фазе тем меньше окислительная способность о.среды.

СО2 защищает от азота.