Причины образования горячих трещин.

Наличие температурно-временного интервала хрупкости обусловливает потенциальную склонность сплавов к ГТ, является необходимым условием и первой причиной их образования.

Вторая причина ГТ — высокотемпературные деформации. Они развиваются вследствие затрудненной усадки металла шва и формоизменения свариваемых заготовок, а также при релаксации сварочных напряжений в неравновесных условиях сварки и при после-сварочной термообработке, усиленные тепловой, структурной и механической концентрацией деформации. Принято рассматривать две составляющие деформации при сварке: εт — температурная деформация. Она по величине равна деформации металла при его нагреве и охлаждении в свободном состоянии (измеряется на дилятометрах), но противоположна по знаку (способствует растяжению шва); εи — наблюдаемая деформация от формоизменения свариваемых заготовок. Она фиксируется различными методами измерения непосредственно на свариваемых заготовках вдоль, поперек оси шва, по его высоте, т. е. является измеряемой. Эта составляющая деформации может способствовать сжатию (— εн1) или растяжению шва ( + εн2), а также переходу от его растяжения к сжатию по мере снижения температуры (εн2). Величина и знак деформации при сварке определяются алгебраической суммой этих двух составляющих.

Таблица 1. Типы высокотемпературной хрупкости
Тип и название ГТ Механизм зарождения ГТ Факторы, обусловливающие границы ТИХ Факторы, определяющие малую пластичность в ТИХ Признаки идентификации ГТ
верхнюю нижнюю
Тип 1. ГТ кристаллизационные и ликвационные Относительные перемещения кристаллитов при недостаточной циркуляции жидкой фазы в результате заклинивания Образование твердого каркаса в шве Затвердение ликватов Крупнозернистость шва. Высокий уровень ликвации. Малое количество эвтектики. Пленки ликватов на стенках
Тип 2. ГТ подсолидусные Зарождение трещин при межзеренном проскальзывании в местах выхода ростков дислокации на границы Затвердевание ликватов Диффузия вакансий и примесей на границы зерен Длительное пребывание в ТИХ. Сегрегация примесей. Крупнозернистость Межзеренное разрушение с окислением стенок
Тип 3. ГТ дисперсионного твердения Межзеренное проскальзывание в результате упрочнения объемов зерен Выпадение фаз в объеме зерен Диффузия вакансий к зародышам трещин Крупнозернистость. Большая скорость твердения Межзеренное разрушение при наличии частиц карбидов, интерметаллидов на стенках

Модель структуры сварного шва и схемы зарождения ГТ
Рис. 1. Модель структуры сварного шва и схемы зарождения ГТ кристаллизационного (а) и подсолидусного (б, в) типа а — поворот кристаллитов под действием усадочных напряжений до заклинивания, что ограничивает залечивание расплавом раскрывающихся трещин, б — ростовые днслока дни у границ, в — зарождение трещины прн межзереином проскальзывании в месте выхода ростовых дислокаций и в местах залегания карбидов и ннтерметаллидов

Микроструктура металла шва в районе ГТ
Рис. 2. Микроструктура металла шва в районе ГТ и фрактограммы их стенок Х2000
а —- ГТ кристаллизационного типа, б — ГТ подсолидусного типа

Схема развития деформаций и исчерпания пластичности
Рис. 3. Схема развития деформаций и исчерпания пластичности в ТИХ
1 — при синхронном, 2 — несинхронном развитии термического и деформационного цикла сварки, а — изменение температуры в ТИХ и деформации формоизменения εн1 н εн2, б — нарастание деформаций ε1 и ε2 в ТИХ (ε1,2 = εт ± εн), в — соотношение между де формациями ε1, ε2 и деформационной способностью металла в ТИХ в фазе охлаж дения, К — касательная к П(ƒ(Т))

varepsilon = varepsilon_T + varepsilon_H

Такая ситуация создается в тех участках шва, где максимум деформаций εн отстает по времени от максимума температуры, т. е. при несинхронном развитии. Она развивается при малой геометрической жесткости заготовок (по ширине, толщине) и усиливается при сварке сплавов с повышенной жаропрочностью и ограниченной теплопроводностью.

В условиях синхронного развития функций T(t) и ε(t) деформация в THXI минимальна, поскольку ε=εт — εн.

Другой характерной особенностью развития высокотемпературных деформаций является монотонность нарастания в ТИХ, что позволяет за количественный показатель интенсивности принять темп деформации В:

B = delta varepsilon / delta T approx Delta varepsilon~Т И Х

где Δε — накопленная в ТИХ относительная деформация.

Например, деформация Δε составила 2,4%. Температурный интервал хрупкости 120°. Темп деформации равен

B = 2,4% / {1,2 * 10^2} = 2 * 10 ^{-2} % / 'C

Условие неразрушаемости металла в ТИХ состоит в том, что темп деформации в любой точке шва не должен превышать критический, т. е. не приводить к исчерпанию пластичности металла в ТИХ.

Геометрическая интерпретация критического темпа деформации — тангенс угла акр между осью температур и касательной к линии изменения пластичности в THXI—ТИХII, проведенной из точки Вr (рис. 3, в)

tg a_{к р} = B_{к р} delim{[}{% / 'C}{]}

Этот угол определяется также приближенно соотношением П/ТИХ, где П — средняя пластичность в ТИХ. Следовательно, Вкр является обобщенным показателем деформационной способности сплавов в ТИХ.

Если В>Вкр, то пластичность исчерпывается. Это является необходимым и достаточным условием для возникновения горячих трещин. Геометрическая интерпретация — пересечение линий ε и П в ТИХ.

Если В<Вкр, пересечения не происходит (трещины не образуются), т. е. имеется запас по стойкости против образования ГТ, а выражение Вкр/B—1=Кгт является коэффициентом запаса.

В изотермических условиях послесварочной термообработки исчерпание пластичности швов имеет место в результате ее понижения во времени и развития деформации металла при релаксации сварочных напряжений.






Навигация
Болты
Винты, шпильки, штифты, прокладки
Пружины
Заклепки
Шпонки
Гайки
Резьба
Валы
Муфты
Подшипники
Виды соединений
Передачи
Материал
Дополнительные материалы
Госты метизов
Сварка
Мы в соцсетях
podshipniki.moscow применяемость подшипников
Сортовой металлопрокат: str-steel.ru в Москве с доставкой.