Мікроструктура металу зони термічного впливу
У зоні термічного впливу зварного з'єднання з низьковуглецевої сталі розрізняють ділянки: неповного розплавлення, перегріву, повної перекристалізації або нормалізації, неповної перекристалізації, рекристалізації і сінеломкость.
Мал. 1. Зони зварного з'єднання:
1 - шов при зварюванні плавленням, 2 - зона сплаву, 3 - зона термічного впливу, 4 - основний метал
Ділянка неповного розплавлення - перехідний від наплавленого металу до металу деталі, що зварюється. Ширина цієї ділянки дуже мала, вона вимірюється мікронами, але його роль в зварному з'єднанні дуже важлива. Тут відбувається сплавом, т. Е. Освіту металевої зв'язку між металом шва і свариваемой деталлю. Якщо між зернами є плівка окислів або обложених газів, то в цьому місці не відбудеться міцної металевої зв'язку і цим можна пояснити утворення тріщин в зоні сплаву.
Ділянка перегріву знаходиться в межах температур нагрівання металу 1100-1450 ° С і характеризується значним зростанням зерна. Поверхня перегрітих зерен може перевищувати поверхню початкових зерен в 16 разів при ацетилено-кисневої і в 12 разів при дугового зварювання. Перегрів знижує механічні властивості стали, головним чином пластичність і опір ударним навантаженням. Ці властивості тим нижче, чим більше зерна і ширше ділянку перегріву. Перегрітий метал є найслабшим місцем в зварному з'єднанні, тому тут найчастіше воно і руйнується.
У міру віддалення від шва температура металу знижується. В межах температур 900-1100 ° С знаходиться ділянка повної перекристалізації або нормалізації з дрібнозернистою структурою. Дрібнозерниста сталь в інтервалі температур від -40 до +200 ° С має високу міцність і пластичністю, більшою, ніж основний метал.
При температурах нагріву 720-900 ° С відбувається неповна перекристалізація: поряд з великими зернами в цій ділянці залишаються і більш дрібні. По міцності метал цієї ділянки займає проміжне положення між металом на ділянці повної перекристалізації і основним металом.
Ділянка, нагрівається від 450 до 723 ° С, називається ділянкою рекристалізації; в ньому структура стали не змінюється, а відбувається лише відновлення колишньої форми і розмірів зерен, деформованих при холодної прокатки металу. Якщо до зварювання основний метал не піддавався холодної пластичної деформації, то процес рекристалізації відбуватися не буде.
Мал. 2. Схема будови зони термічного впливу при ручного дугового зварювання низьковуглецевої сталі: цифрами 1-6 позначені одні і ті ж ділянки на розрізі зварного з'єднання, на кривій розподілу максимальних температур і шкалою температур на частини діаграми Fe - З
На ділянці, нагрітому нижче 450 ° С, структура стали не відрізняється від структури основного металу. Однак сталь, нагріта від 100 до 450 ° С, володіє зниженими механічними властивостями, що пояснюється випаданням з твердого розчину надзвичайно дрібних частинок різних домішок, розташованих по межах зерен. Це явище на иг ап сінеломкость (температура синіх кольорів мінливості). Кремі того, зниження пластичності відбувається і під впливом пластичних деформацій зварювання. Для нізкоуглеродкетой стали це відповідає температурам нагрівання понад 100 ° С.
Ширина зони термічного впливу залежить насамперед від погонного енергії при зварюванні. У разі ручного зварювання вона становить 5-6 мм, при авто:: іческой з арці під флюсом в залежності від товщини металу і р жиму -від 05 до 10 мм, при газовому зварюванні - 25 мм.