Анализ и совершенствование технологии ручной дуговой сварки неповоротных кольцевых стыков магистраль...
Реферат - Экономика
Другие рефераты по предмету Экономика
лу (главным образом, к металлу околошовной зоны).
Внутрикристаллитная неоднородность проявляется как различное содержание примесей в последовательно кристаллизующихся точках кристаллита (точки 1, 2, 3, 4 на рис. 27). Степень неоднородности такого вида может быть различна и определяется условиями кристаллизации сварного шва. Для практики наибольший интерес представляет распределение примесей в последней стадии кристаллизации, т.к. именно это определяет температуру неравновесного солидуса и такие важные технологические характеристики, как температурный интервал хрупкости (ТИХ) и пластичность металла шва в процессе кристаллизации. Выяснено, что с уменьшением равновесного коэффициента распределения k0 степень неоднородности увеличивается.
Межкристаллитная химическая неоднородность определяется как отношение концентраций примеси в пограничной зоне и в центре кристаллита (С5/С2). При ячеистом и дендритном типе кристаллизации в результате прямого и бокового роста выступов примеси оттесняются в межячеистые или междендритные пространства. Таким образом, большая часть примесей захватывается боковыми гранями или ветвями.
Рекристаллизационные процессы, происходящие при сварке в околошовной зоне, как правило, сопровождаются перераспределением примесей, что иногда приводит к химической неоднородности, особенно на границе с жидким металлом, в зоне полуоплавленных зерен. Процессы, связанные с перераспределением примесей в твердом состоянии, в отличие от ликвационных, чаще называют сегрегационными, а образующиеся места скопления примесей сегрегациями. В случае, если концентрация примеси на границе зерна превышает предел растворимости, возможно образование в пограничной зоне легкоплавких эвтектических фаз или даже химических соединений.
Внутризеренную химическую неоднородность обычно связывают с наличием внутри зерна инородных частиц карбидов, интерметаллидов, фазовых включений. При воздействии сварочного цикла они могут не раствориться вследствие небольшого времени нахождения при высоких температурах и остаться в зоне термического влияния (ЗТВ). Кроме того, в процессе охлаждения из твердых растворов могут выпадать инородные фазы, которые приводят к увеличению внутризеренной химической неоднородности. Наиболее вероятное место расположения этих включений зоны упругого искажения кристаллических решеток и места скопления дефектов физического строения, т.к. эти зоны обладают повышенным уровнем потенциальной энергии, а сосредоточение в них примесей приводит к снижению внутренней энергии и повышению степени равновесности всей системы.
Химическая неоднородность сварного шва может быть следствием недостаточной технологической культуры выполнения работ или самой физической природы процесса формирования сварного соединения и свойств свариваемого металла. В первом случае, как правило, существует макронеоднородность химического состава по длине шва или в отдельных его объемах, вызванная колебаниями в составе свариваемых материалов покрытии, флюсе, а также нестабильностью режима и технологическими нарушениями.
Зональная или линейная кристаллизация свойственна процессу кристаллизации с линейными фронтами. При сварке зональная ликвация проявляется весьма слабо и только при малой скорости охлаждения (например, сварка с предварительным подогревом). Наиболее вероятное место появления зональной ликвации ось шва, продольные границы, образованные встречей фронтов кристаллизации. Зональная ликвация может существенно ослаблять ось шва и вызывает ряд нежелательных эффектов, в частности понижает пластические и прочностные характеристики металла шва.
Межкристаллитная, или межзеренная ликвация характеризуется скоплением примесей у межзеренных границ и проявляется в случае концентрационного переохлаждения. Концентрационное уплотнение, вызывая ячеистую кристаллизацию, одновременно приводит и к появлению ячеистой ликвации, которая может быть весьма значительной (концентрация примеси может измениться в 10 и более раз). Особенно сильно явление ликвации выражено в случае ячеисто-дендритных и дендритных структур при продвижении фронта кристаллизации в направлении затвердевания: размер дендритов увеличивается, количество жидкости в междендритном пространстве уменьшается, а концентрация примеси в ней вырастает настолько, что может достигнуть эвтектического состава. В этом случае в междендритном пространстве могут образовываться равноосные зерна эвтектики.
Внутрикристаллитная ликвация обусловлена различной растворимостью примесей в твердой и жидкой фазах. Чем больше коэффициент распределения k0 будет отличаться от единицы, тем сильнее будет различаться состав кристаллитов, затвердевающих первыми, от последующих.
Рассмотренные ранее процессы возникновения химической неоднородности характерны, в основном, для малой скорости охлаждения или применительно к сварке с мягким режимом. Скорость охлаждения металла шва при сварке с большим значением погонной энергии q/v обуславливает достаточно интенсивное протекание диффузионных процессов, что приводит к выравниванию состава и снижает внутрикристаллическую ликвацию. При увеличении скорости охлаждения диффузионные процессы пройти не успевают, и степень внутрикристаллической ликвации увеличивается вплоть до максимума. Дальнейшее увеличение скорости охлаждения еще больше подавляет диффузионные процессы, однако степень внутрикристалл?/p>