зварюваність металів
Процес зварювання - це комплекс кількох одночасно проти. кающих процесів, основними з яких є: тепловий вплив на метал в біляшовних ділянках, плавлення, металургійні процеси, кристалізація металу шва і взаємна кристалізація металів в зоні сплаву. Під зварюваністю, отже, необхідно розуміти відношення металів до цих основних процесів.
Зварюваність металів розглядають з технологічної і з фізичної точок зору.
Тепловий вплив на метал в біляшовних ділянках і процес плавлення визначаються способом зварювання, ero режимами.
Ставлення металу до конкретного способу зварювання і режиму прийнято вважати технологічної зварюваністю. Фізична свариваемость визначається процесами, що протікають і зоні сплаву металів, що зварюються, в результаті яких утворюється нероз'ємне зварене з'єднання.
Зближення частинок і створення умов для їх взаємодії здійснюються обраним способом зварювання, а протікання відповідних фізико-хімічних процесів визначається властивостями металів, що сполучаються. Ці властивості металів визначають їх фізичну свариваемость.
Зварювані метали можуть мати як однакові, так і різні хімічний склад і властивості. У першому випадку це однорідні з точки зору хімічного складу і властивостей метали, у другому випадку-різнорідні.
Всі однорідні метали мають фізичної зварюваністю.
Властивості різнорідних металів іноді не в змозі забезпечити протікання необхідних фізико-хімічних процесів в зоні сплаву, тому ці метали не володіють фізичної зварюваністю.
Під технологічної зварюваністю даного металу або сплаву розуміється сукупність властивостей основного металу, що визначають чутливість до термічного циклу зварювання і здатність при обраної технології зварювання утворювати зварне з'єднання з властивостями, які задовольняють вимогам надійної експлуатації зварної конструкції.
Технологічна зварюваність залежить також від хімічного складу наплавляемого (електродного) металу, способу зварювання та обраних режимів, які застосовуються флюсів, покриттів, захисних газів, конструкції зварного вузла і умов експлуатації зварної конструкції. Під гарну зварюваність даного сплаву або сталі розуміють можливість отримання равнопрочних зварних з'єднань без тріщин і зниження пластичності в металі шва і околошовной зони при звичайній технології зварювання без застосування спеціальних прийомів (наприклад, підігріву перед зварюванням).
Залежно від умов експлуатації конструкції до зварюваності можуть пред'являтися додаткові вимоги (висока корозійна стійкість, температура переходу металу зон зварного з'єднання в крихке стан і т.д.). Природно, що з ускладненням умов експлуатації конструкцій збільшується число вимог, що визначають хорошу зварюваність. Іншими словами, при оцінці зварюваності повинна враховуватися тісний взаємозв'язок між властивостями матеріалу, специфікою продукції, що виготовляється конструкції і технологією зварювання. Ця сукупність значно ускладнює методику визначення зварюваності і робить однозначно неможливою розробку єдиної методики, враховуючи комплексне поняття зварюваності. Тому для оцінки зварюваності проводять ряд випробувань, кожне з яких виявляє або інших властивостей. По спрямованості випробувань їх можна розбити на три групи.
- 1. Визначення стійкості металу різних зон зварного з'єднання проти утворення гарячих тріщин. Тут застосовується цілий ряд проб, що дозволяють виробляти як якісну, так і кількісну оцінку. Як правило, проби для якісної оцінки мають різну жорсткість, і оцінка здійснюється візуальним оглядом контрольного шва або його зламу.
Проби для кількісної оцінки представляють собою спеціальні зразки з діаметром або поздовжнім швом, які розтягуються в процесі зварювання додатком зовнішньої сили. Критерієм оцінки є величина швидкості деформації зразка, що викликає утворення тріщин у звареному валику, наплавленном на зразок під час його навантаження. - 2. Оцінка стійкості металу ЗТВ і шва проти утворення холодних тріщин. Тут випробування також проводиться шляхом зварювання проб різної жорсткості при різних швидкостях охолодження металу ЗТВ. Далі проводиться контроль різними способами на предмет виявлення тріщин. Вважається, що сукупність матеріалів, конструктивного оформлення зварного з'єднання і технології, що забезпечують відсутність тріщин на пробі, гарантує їх відсутність і при зварюванні конструкції.
- 3. Визначення стійкості металу проти переходу в крихке стан. Один і той же метал може руйнуватися по-різному - в'язко або крихко. І якщо перший вид руйнування нормальний, так як він наступає після певного підвищення навантаження і йому передує пластична деформація, то другий вид характеризується дуже високою швидкістю поширення тріщин практично без наростання навантаження.
Це говорить про те, що існують чинники, що сприяють переходу металу з одного стану в інший. До них відносяться температура, швидкість наростання деформації і концентрація напружень. Проведені на різних матеріалах дослідження показують, що опір відриву мало залежить від зміни температури і швидкості зміни деформації, а опір зрушенню цю залежність явно демонструє. При цьому перехід металу в крихке стан настає при певній температурі (це і є температура переходу металу в крихкий стан). Було показано, що одні й ті ж матеріали в залежності від температури і швидкості навантаження можуть перебувати або в пластичному, або в крихкому стані. Будь надріз на металі підвищує межа плинності біля кореня надрізу, збільшує концентрацію напружень в його вершині і підвищує температуру переходу металу в крихкий стан, що може сприяти руйнуванню конструкції при її роботі та при позитивних температурах.
Існує ряд методик визначення стійкості проти переходу металу в крихкий стан, які можна умовно розділити на дві групи:
- 1) визначення температури переходу металу в крихкий стан (порога хладноломкости) шляхом випробування серії надрізаних зразків (при різній гостроті надрізу) на ударний вигин при різних температурах;
- 2) визначення порога хладноломкости спеціальних зразків, в тій чи іншій мірі імітують умови експлуатації конструкції.
Існують також комплексні методи випробувань стали на її чутливість до термічного циклу зварювання, які своєю метою мають вибір таких режимів зварювання, які забезпечують отримання в ЗТВ металу, за своїми властивостями відповідає вимогам, що пред'являються (наприклад, проба ІМЕТ або Валікова проба). Часто застосовуються проби, що визначають службові характеристики металу шва, ЗТВ і зварного з'єднання в цілому. На них визначаються міцність, пластичність, корозійна стійкість цих зон або інші властивості в залежності від умов експлуатації даної конструкції.