Свариваемость металлов и сплавов — Студопедия

Свариваемость – это технологическое свойство материала образовывать в процессе сварки соединения, отвечающие конструкционным и эксплуатационным требованиям к ним. При наличии большого разнообразия вышерассмотренных методов сварки, очевидно, что имеется возможность получения сварных соединений большинства материалов. Однако, учитывая, что свойства материалов при сварке могут значительно изменяться, свариваемость является важной комплексной характеристикой материала, помогающей правильно вы-

брать материал, метод, режимы сварки. При оценке свариваемости сплава учитывают степень изменения химического состава и возможность изменения распределения элементов в сварном шве; влияние нагрева на структуру и механические свойства основного материала в околошовной зоне; деформации напряжения и перемещения, связанныесо сварочным процессом; возможность образования горячих и холодных трещин в материале шва и околошовной зоне. Дадим краткую характеристику основным группам сплавов, применяемым в машиностроении. Для сталей основным показателем свариваемости является эквивалентное содержание углерода Сэ, при расчёте которого учитывается содержание основных легирующих элементов.

С С Mn Cr V Mo Ni P э = + + + + + + .

Низкоуглеродистые стали Сэ≤ 0,3 %свариваются хорошо.

Среднеуглеродистые и легированные с Сэ> 0,3 %закаливаются в зоне термического влияния (ЗТВ) в результате резкого охлаждения зоны шва прилегающими слоями холодного металла. Поэтому желательно подогревать заготовки перед сваркой до 100 … 300 °С, чтобы уменьшить скорость охлаждения и возможность образования закалочных структур. Для низколегированных и среднелегированных сталей возможно образование трещин. Основными методами сварки таких сталей является сварка в углекислом газе, аргоне, сварка под флюсом, электрошлаковая, плазменная, электронно-лучевая.

Высоколегированные коррозионностойкие стали

(Сэ > 10 %) склонны к образованию хрупких структур и резкому разупрочнению зоны шва. Для восстановления первоначальной структуры требуется термообработка (нормалиация и (или) отпуск). Для сталей с аустенитной структурой для уменьшения вредных последствий применяется сварка плавлением на малых энергиях с теплоотводящими подкладками + закалка в воде с 1100 °С (для фиксации аустенитной структуры). Эти стали хорошо варятся контактной сваркой.

Чугунварится плохо. Сварку проводят только при ремонте и заварке дефектов. В результате быстрого нагрева возможно образование белого чугуна в шве, а зона термовлияния может закаливаться. Для устранения этих дефектов производят сварку с предварительным подогревом до 400 … 700 °С (горячая сварка). Используются чугунные электроды d = 8 … 25 мм со специальным покрытием. Для предупреждения появления закалочных структур и снижения остаточных напряжений производят медленное охлаждение вместе с печью. За-

щиту шва от окисления производят флюсом на основе буры (Na2B4O7). В некоторых случаях при заварке малых дефектов используется холодная сварка стальными, медножелезными, медно-никелевыми электродами.

Медь и ее сплавытрудно свариваются, т. к. расплавленная медь легко окисляется и по границам зерен образуется легкоплавкая эвтектика Cu2O-Cu, которая дает хрупкость (горячие трещины). Сплавы активно насыщаются водородом Н2, дающим водородную хрупкость, что приводит к образованию холодных трещин. Высокая теплопроводность требует концентрированного подвода энергии и подогрева. Большая усадка медных сплавов приводит к значительному короблению. Повышенная жидкотекучесть затрудняет оформление наклонных, вертикальных и потолочных швов.Учитывая вышеназванные особенности медных сплавов, рекомендуется их сваривать в защитных газах. Режим выбирается с повышенной плотностью энергии из-за высокой теплопроводности, при толщине δ > 10 мм сварку ведут с подогревом до 300 °С, при δ > 30 мм – применяется плазменная сварка, флюс на основе буры, при δ > 50 мм используется электрошлаковая сварка. Контактной сваркой медные сплавы не свариваются, так как имеют малое электрическое сопротивление и в зоне контакта не происходит нагрева. При сварке латуни испаряется основной компонент Zn. Его пары токсичны, поэтому следует обеспечивать интенсивную вытяжную вентиляцию из зоны сварки. Для обеспечения хорошего качества шва следует сварить латунь в защитных газах или под слоем флюса. Бронзы сваривают как медь, кроме оловянистых, которые сваривают с большой скоростью и без подогрева, чтоб не выплавилось олово.

Алюминий и его сплавы.Сварку затрудняет образование плотной окисной плёнки Al2O3, имеющей очень высокую температуру плавления порядка 2050 °С. Для защиты от окисления сварку производят в атмосфере защитных газов или со спецфлюсами, растворяющими Al2O3: NaCl, KСl, BaCl2, LiF, CaF2. Можно очистить поверхность от оксида щелочью NaOH. Алюминиевые сплавы склонны к образованию газовой пористости под действием водорода, попадающего в зону шва из влажных материалов и оксидной плёнки. Трудно варятся дуралюмины. Рекомендуется сварка неплавящимся электродом при δ = 0,5 … 10 мм и

плавящимся при δ > 10 мм в защитных газах. При сварке нужна большая тепловая мощность, т. к. сплавы алюминия имеют высокую теплопроводность. Чистый алюминий хорошо сваривается холодной сваркой. Тугоплавкие металлы и сплавы(Ti, Zr, Mo, Nb) имеют температуру плавления 2500…3000 °С. При нагреве интенсивно поглощают газы, что резко снижает их пластичность. Zr и Ti варят в аргоне, перед сваркой проволоку и основной металл дегазируют путем отжига в вакууме. Mo и Nb варят в аргоне или электронно-лучевой сваркой в вакууме. Дефекты сварных соединений:непровар, неполный шов, пережог, прожог, пористость, трещины, раковины, наплывы. Контроль сварных соединений:предварительный контроль материалов, контроль режимов сварки, внешний осмотр, рентгеноскопия, γ-излучением, ультразвуковой, магнитный и люминесцентный контроль, механические испытания (растяжение образцов, вырезанных из сварного шва и зоны термовлияния, неразрушающие испытания твердомером), металлографические исследо-

вания, гидравлические или пневматические испытания, керосиновая проба на

герметичность (другая сторона шва покрывается мелом), окончательный кон-

троль изделий.

11.2. Пайка

Пайка– это соединение деталей без их расплавления с помощью припоя, температура плавления которого ниже, чем у основного металла (рис. 11.5). Поверхности предварительно очищают, обезжиривают, удаляют оксиды, применяют флюсы либо защитные газы.

Применяется пайка в печи, в индукторе, погружением в расплав припоя, радиационный нагрев кварцевыми лампами, электронным или лазерным лучом, газопламенными горелками, паяльниками и паяльными лампами. Припои подразделяются на твёрдые (тугоплавкие и достаточно прочные Тпл выше 500 °С, σв ≤ 700МПа) и мягкие, имеющие меньшую температуру плавления и меньшую прочность. Твёрдые припои изготавливают на основе Cu, Ag,

Al, Mg, Ni. Они широко применяются для соединения меди, латуни, бронзы, стали, чугуна и др. сплавов. Флюсы: бура, борная кислота, плавиковый шпат и хлористые металлы. Мягкие припои изготавливают на основе Sn, Рd, Кd, Wi, Zn. Они обеспечивают прочность σв ≤ 100 МПа. Для них используются флюсы: канифоль, Nh5Cl (нашатырь), ZnCl (травленая соляная кислота). Флюсы при пайке защищают место спая от окисления, обеспечивают смачиваемость припоем и растворяют окисную пленку. Для пайки тугоплавких металлов разработа-

ны тугоплавкие припои на основе никеля, титана, палладия. Основные припои: оловянно-свинцовые (t = 210 … 280 °C), медно-цинковые (t = 800 … 890 °С), медно-фосфористые (t = 750 … 869 °С), серебряные (t = 600…

… 875 °С).

14 Свариваемость различных металлов и сплавов

Под технологической свариваемостью понимают способность металлов образовывать прочное соединение без существенного ухудшения их технических свойств в самом соединении и в прилегающей к нему околошовной зоне.

Свариваемость является переменным свойством материала. С усовершенствованием технологии и оборудования можно улучшить свариваемость металлов. Технологическую свариваемость не следует рассматривать в отрыве от технологического процесса изготовления детали.

Большинство материалов, обладающих достаточной пластичностью, хорошо свариваются различными способами контактной сварки. Хорошо свариваются разнородные металлы, если они состоят из сплавов на одной основе.

При сварке разнородных металлов иногда возможны осложнения вследствие возникновения интерметаллических соединений, обладающих малой пластичностью.

Удельное электросопротивление ₀ и теплопроводность  в значительной степени определяют жесткость режима сварки. При малом ₀ и большой  выбирают жесткий режим, характеризуемый большой силой тока и малым временем его протекания. Такой режим требуется для сварки алюминиевых сплавов. Для сварки же коррозионно-стойких сплавов, имеющих противоположное значение ₀ и , выбирают мягкий режим с малой силой тока и большим временем его протекания.

Теплопроводность  и температуропроводность а оказывают влияние на размеры зоны термического влияния, температуру в контакте электрод — деталь, нагрев электродов и др. При жестких режимах количество теплоты, передаваемой в окружающий металл и электроды, меньше, чем при мягких режимах.

Коэффициент линейного расширения ₁ и температуропроводность а влияют на остаточные деформации. С их увеличением деформации растут. Для алюминиевых сплавов они имеют наибольшее значение, поэтому эти металлы и более склонны к деформациям. Противоположными качествами обладают титановые сплавы, имеющие меньшие значения 

1 и а. Предел текучести _т и относительное сужение  характеризуют пластические свойства металла и определяют прилагаемое усилие и размеры пластической деформации. В условиях точечной и шовной сварки наиболее пластичны легкие сплавы — алюминиевые, магниевые и титановые. Для пластического деформирования коррозионно-стойких и жаропрочных сплавов, имеющих высокий предел текучести в нагретом состоянии, требуется прилагать большие усилия.

Значительное влияние на качество сварного соединения оказывают поверхностные пленки оксидов. Они создают дополнительное сопротивление в контакте, препятствуют образованию сварного соединения. В некоторых оксидных пленках присутствует влага, которая при нагреве приводит к дополнительному окислению металла, увеличивая площадь непровара. В целях улучшения и стабилизации качества поверхность деталей подготовляют под сварку, очищая ее от оксидов. Если оксидная пленка появляется во время нагрева (например, при стыковой сварке сопротивлением), то применяют инертную или восстановительную среду или увеличивают пластическую деформацию. Углеродистые и низколегированные стали имеют оксидные пленки сравнительно небольшой плотности. Коррозионно-стойкие, жаропрочные стали и сплавы, сплавы титана и алюминиевые сплавы имеют твердые пленки с высокой температурой плавления.

При выборе или расчете режимов сварки различных конструкционных материалов следует учитывать их особенности .

Низкоуглеродистая сталь — наиболее распространенный материал для изготовления штампо-сварных конструкций. В этих конструкциях в основном применяют тонколистовую холоднокатаную сталь с содержанием углерода до 0,15 % С. Она отличается хорошей свариваемостью. Сталь имеет относительно высокое удельное электрическое сопротивление, пластична в широком интервале температур.

Стыковая сварка стали возможна на воздухе. Образующиеся на торцах деталей оксиды удаляются из стыка при сравнительно невысоких давлениях и скоростях осадки. Соединения обладают достаточной прочностью и пластичностью и не требуют последующей термической обработки.

Углеродистые, низколегированные и среднелегированные стали также используют при изготовлении штампо-сварных конструкций. Наблюдается тенденция к расширению применения низколегированных сталей. У этих металлов при сварке несколько увеличивается электрическое сопротивление и существенно растет сопротивление пластическим деформациям. Они склонны к закалке, что вызывает после сварки снижение пластичности металла и образование трещин.

Режимы сварки этих металлов выбирают более мягкими или применяют специальные циклы для предупреждения закалки. При точечной сварке используют двухимпульсный цикл с отпуском в электродах или пульсирующий (многоимпульсный) цикл. Сварочные усилия и усилия осадки при стыковой сварке увеличивают до 2 раз по сравнению с низкоуглеродистой сталью. При стыковой сварке оплавлением целесообразен цикл с предварительным подогревом, что значительно снижает скорость охлаждения.

Коррозионно-стойкие и жаропрочные стали и сплавы широко применяют в сварных конструкциях. Это в основном высоколегированные стали с высоким содержанием хрома и никеля. Они характеризуются большим электрическим сопротивлением, повышенным сопротивлением пластической деформации и низкой теплопроводностью. Для их сварки применяют меньший (в 1,5 — 2 раза) сварочный ток, чем для углеродистых сталей. Повышенное сопротивление пластической деформации требует приложения больших усилий сжатия при более продолжительном импульсе тока. Возможность образования тугоплавких оксидов при стыковой сварке снижается при повышенных скоростях оплавления и осадки. При стыковой сварке вследствие относительно медленного нагрева возможно выпадение карбидов хрома по границам зерен аустенита и ухудшение коррозионной стойкости стали. Стали с относительно высоким содержанием легирующих присадок склонны к образованию горячих трещин, особенно в условиях несвободной усадки при точечной и шовной сварке.

Титановые сплавы по своим физическим свойствам близки к коррозионно-стойким аустенитным сталям. Их сваривают при умеренных токах и большом усилии сжатия. К отрицательным свойствам этих сплавов относятся высокая химическая активность к кислороду и азоту. При поглощении газов титановыми сплавами резко снижается их пластичность. Стыковую сварку титана проводят в нейтральных газах. Достаточно надежная защита при стыковой сварке достигается и при интенсивном оплавлении деталей. Термически упрочняемые сплавы, воспринимающие закалку, иногда требуют последующей термической обработки.

Алюминиевые и магниевые сплавы характеризуются малым электрическим сопротивлением, большой теплопроводностью и высоким коэффициентом линейного расширения. Поверхность алюминиевых сплавов покрыта тугоплавкой пленкой оксидов, которую перед сваркой удаляют. Точечную и шовную сварку этих материалов выполняют на жестких режимах.

Большинство этих сплавов отличается широким интервалом кристаллизации. В целях предотвращения усадочных дефектов в заключительной стадии цикла повышают усилие проковки. Алюминиевые и особенно магниевые сплавы чувствительны к массопереносу в контакте электрод-деталь, что вызывает необходимость частой зачистки электродов.

При стыковой сварке процесс оплавления деталей и осадку проводят на больших скоростях при значительном усилии.

Медь и ее сплавы имеют малое электрическое сопротивление и большой коэффициент теплопроводности. Свариваемость их улучшается по мере снижения электропроводимости и теплопроводности. Чистую медь сваривают только на жестких режимах и электродами из вольфрама или молибдена. При этом соединение получается со сплошным проплавлением, ухудшающим внешний вид соединения. Стыковая сварка этих металлов возможна на больших скоростях оплавления и осадки.

Ряд тугоплавких металлов (ниобий, тантал, цирконий и др.) достаточно удовлетворительно свариваются точечной сваркой. При сварке молибдена и вольфрама возникают затруднения, связанные с их жаропрочностью и высокой теплопроводностью. Стыковая сварка этих металлов проходит удовлетворительно.

Литература.

1. Гуляев А.И. Технология и оборудование контактной сварки. М.: Машиностроение. 1985, 256 с.

2. Аксельрод Ф.А, Миркин А.М. Оборудование для сварки давлением. М.: Высшая школа, 1975, 238 с.

3. Глебов Л.В., Пескарев Н.А., Файгекбаум Д.С. Расчет и конструирование машин контактной сварки. Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1981. 424 с.

4. Гуляев А.И. Технология точечной и рельефной сварки сталей. М.: Машиностроение. 1978. 246 с.

5. Кабанов Н.С. Сварка на контактных машинах. М.: Высшая школа, 1979. 215 с.

6. Кабанов Н.С., Слепак Э.С. Технология стыковой контактной сварки, М.: Машиностроение. 1970, 264 с.

7. Технология и оборудование контактной сварки / Б. Д. Орлов, Ю. В., Дмитриев, А.А. Чакалев и др. — М.: Машиностроение. 1975. 536 с.

Свариваемость различных металлов и сплавов

Свариваемость различных металлов и сплавов не одинакова и зависит от химического состава, теплопроводности, величины усадки, коэффициента расширения. Чем меньше углерода в сплаве, тем легче он сваривается.  [c.93]

Свариваемость различных металлов и сплавов зависит от степени легирования. Наибольшее влияние на свариваемость стали оказывает углерод — с увеличением его содержания свариваемость стали ухудшается. Высокие скорости охлаждения металла зоны термического влияния, свойственные процессам сварки, вызывают образование закалочных структур. Возрастает опасность образования трещин в шве и зоне термического влияния. Принято считать, что стали, содержащие менее 0,25—  [c.384]

Свариваемость различных металлов и сплавов  [c.12]

Свариваемость — комплексная технологическая характеристика металла или сплава, выражающая реакцию свариваемых материалов на процесс сварки и показывающая техническую пригодность данного материала для выполнения сварного соединения и эксплуатационную надежность соединения. Свариваемость различных металлов и сплавов ие одинакова.  [c.100]

Свариваемость. Способность свариваться у различных металлов и сплавов неодинакова и определяется химическим составом (большинство примесей отрицательно влияет на свариваемость), теплопроводностью, величиной усадки, коэффициентом теплового расширения и т. п.  [c.21]

Свариваемость различных металлов и их сплавов при помощи ультразвука  [c.457]

Структурные изменения в зоне термического влияния, естественно, сопровождаются изменением механических свойств металла. Возможность получения надежных соединений прн сварке не одинакова у различных металлов и сплавов. Установлено, что свариваемость стали понижается с увеличением содержания в ней углерода и других элементов. Существенным фактором является выбор метода сварки и температуры нагрева в момент сварки.  [c.389]

Свариваемость металлов и сплавов. Способность свариваться у различных металлов и сплавов неодинакова и зависит от их физических свойств, химического состава и выбранного способа сварки. Чтобы обеспечить хорошую свариваемость металлов, они должны обладать большой теплопроводностью, малой усадкой и иметь небольшой коэффициент линейного расширения. Малая теплопроводность способствует  [c.294]

Технологические свойства имеют важное значение при различных приемах обработки материалов. Улучшение технологических свойств резко снижает стоимость изготовленной конструкции. К технологическим свойствам относят 1) прокаливаемость,— способность сплавов воспринимать закалку на определенную глубину при термической обработке 2) жидкотекучесть — способность литейных сплавов заполнять литейную форму (чем выше жидкотекучесть, тем более тонкие стенки и более сложную деталь можно получить методом литья) 3) ковкость — свойство металлов и сплавов воспринимать пластическую деформацию при различных температурах (т. е. способность металла деформироваться и принимать заданную форму под влиянием внешних усилий) 4) свариваемость — способность металлов и сплавов участвовать в сварной конструкции (чем выше свариваемость материалов, тем более прочная и надежная получается конструкция) 5) обрабатываемость резанием— свойство сплавов подвергаться механической обработке резанием (чем лучше обрабатываемость резанием, тем быстрее и качественнее можно обработать деталь) и т. д.  [c.144]

Типы сварных соединений для сварки конструкций из различных металлов и сплавов, выполняемых различными видами и способами сварки, устанавливаются специальными государственными стандартами. Стандарты устанавливают конструктивные элементы типов соединений форму подготовки кромок под сварку, угол скоса кромок, угол разделки, кромок, величину притупления кромок, величину зазора между свариваемыми кромками, наличие или отсутствие подкладки, размеры выполненных швов.  [c.98]

Поэтому при газовой сварке различных металлов и сплавов подбирают такое соотношение кислорода и горючего газа, которое позволяет получать наиболее благоприятный характер взаимодействия пламени со свариваемым металлом.  [c.82]

Таблица 9.11 Свариваемость некоторых металлов и сплавов при различных способах сварки

На рис. 5 показано другое устройство, обеспечивающее непрерывность процесса многослойных лент большой длины из различных металлов и сплавов. В этом устройстве свариваемые ленты / и 5 намотаны на кассеты, оборудованные специальными механизмами для натяжения лент. При включении барабана намотки 6 ленты 1, 2 начинают двигаться, нагреваясь от источников тепловой энергии 3. Натяжение ленты 1 р ) меньше натяжения ленты 2 (рз), в результате чего, огибая ролик 4, лента 2 давит на ленту 1 с силой, достаточной для осуществления процесса сварки. На дуге обхвата ленты по отношению друг к другу находятся в покое (линейные скорости их равны), а по отношению к любой точке вакуумной камеры — в движении. Скорость вращения ролика 4 и барабана намотки 6 определяется отношением длины дуги обхвата ко времени, в течение которого происходит процесс диффузии соединяемых материалов. Сваренные ленты 1 охлаждаются на ролике 5 и наматываются на барабан 5. В тех случаях, когда толщина лент недостаточна, чтобы создать необходимое условие сжатия, последнее можно обеспечить при помощи технологической ленты 7, имеющей большой запас прочности.  [c.120]

Технологические свойства. Способность материала подвергаться различным методам горячей и холодной обработки определяют по его технологическим свойствам. К технологическим свойствам металлов и сплавов относятся литейные свойства, деформируемость, свариваемость и обрабатываемость режущим инструментом. Эти свойства позволяют производить формоизменяющую обработку и получать заготовки и детали машин.  [c.10]

Основные параметры сварки трением скорость относительного перемещения свариваемых поверхностей, продолжительность на- рева, удельное усилие, пластическая деформация, т. е. осадка. Требуемый для сварки нагрев обусловлен скоростью вращения и осевым усилием. Для получения качественного соединения в конце процесса необходимо быстрое прекращение движения и приложение повышенного давления. Параметры режима сварки трением зависят от свойств свариваемого металла, площади сечения и конфигурации изделия. Сваркой трением соединяют однородные и разнородные металлы и сплавы с различными свойствами, например медь со сталью, алюминий с титаном и др. На рис. 5.4] показаны основные типы соединений, выполняемых сваркой трением. Соединение получают с достаточно высокими механическими свойствами. В про-  [c.222]

Приведены данные об основных процессах, протекающих при сварке, о конструктивных элементах сварных соединений и швов, способах и критериях оценки свариваемости. Представлена подробная информация о современных материалах, оборудовании, различных способах сварки и термической резки сталей, цветных металлов и сплавов. Содержит сведения, необходимые для аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства.  [c.2]

Технологические свойства характеризуют способность металлов и сплавов подвергаться обработке различными способами (литьем, обработкой давлением, сваркой, обработкой резанием). К технологаческим свойствам относятся литейные свойства, ковкость, свариваемость, обрабатываемость резанием.  [c.32]

Сварка с применением давления. При контактной сварке металл нагревается проходящим через него электрическим током. После достижения необходимой температуры к свариваемым частям прикладывается усилие Р. Контактную электросварку широко применяют в серийном и массовом производстве для соединения деталей из сталей различных марок и сплавов цветных металлов, например труб газо-, нефте- и водопроводов, ленты  [c.166]

При выборе металлов и сплавов для деталей машин и конструкций, кроме перечисленных выше свойств, большое значение имеют технологические свойства, под которыми понимают способность металла подвергаться различным видам обработки. Из технологических свойств особенно большое значение имеют обрабатываемость резанием, свариваемость, ковкость, текучесть в расплавленном состоянии, прокаливаемость.  [c.49]

Для плакирования применяют металлы и сплавы, обладающие хорошей свариваемостью углеродистые, кислотостойкие стали, дюралюминий, сплавы меди и др. В качестве защитного покрытия при плакировании широко используются алюминий, тантал, молибден, титан, никель, нержавеющие стали и др. Толщина плакирующего слоя различна и колеблется от 3 до 60% от толщины защищаемого металла.  [c.117]

Свариваемостью называется способность металлов при определенных температурах и деформационных условиях соединяться в одно неразъемное изделие. Свариваемость металлов и сплавов различна и зависит от их химического состава.  [c.134]

Технологические свойства металлов и сплавов характеризуются их способностью поддаваться различным методам горячей и холодной обработки (плавление и заполнение формы, ковка, сварка, обработка режущими инструментами и т. д.). В связи с этим их подразделяют на литейные свойства, ковкость, свариваемость, обрабатываемость и т. п.  [c.13]

Классификация свариваемости металлов и сплавов при различных видах сварки приведена в табл. 43 и 44.  [c.1043]

К сварщику 4-го разряда, кроме того, предъявляются дополнительные требования он должен знать основные законы электротехники, способы испытания сварных швов, особенности сварки и воздушно-дуго-вой резки на постоянном и переменном токе, механические свойства свариваемых металлов и сварных швов, должен уметь подобрать режим сварки по приборам и читать чертежи сварных конструкций. Дополнительно к требованиям, предъявляемым к сварщикам 3-го разряда, он должен уметь выполнять работы по сварке конструкций и трубопроводов из конструкционных сталей, цветных металлов и сплавов, сваривать детали из чугуна, наплавлять сложные детали и инструмент, выполнять воздушно-дуговую резку и строжку деталей из различных металлов во всех пространственных положениях.  [c.6]

В зависимости от марки свариваемого металла, конструкции аппарата, его габаритных размеров и условий выполнения работ применяют различные способы сварки. Аппаратуру из углеродистых и легированных сталей и сплавов сваривают преимуще-ственно автоматической сваркой под флюсом, а аппараты из цветных металлов и сплавов — автоматической сваркой в среде аргона. Ручную электродуговую сварку применяют в полевых условиях для сварки монтажных стыков, когда применение автома-тических способов нецелесообразно или затруднительно.  [c.429]

Свариваемость — комплексная технологическая характеристика металлов и сплавов, выражающая реакцию свариваемых материалов на процесс сварки и определяющая техническую пригодность материалов для выполнения заданных сварных соединений, удовлетворяющих условиям эксплуатации. Свариваемость различных металлов неодинакова.  [c.10]

Свариваемостью называется способность металлов и сплавов образовывать сварные соединения, свойства которых близки к свойствам самих свариваемых металлов. Качество соединения оценивается отсутствием в нем различных дефектов трещин, пор, неметаллических включений и др.  [c.12]

Свариваемость разных металлов и их сплавов различна.  [c.16]

Контактной сваркой можно соединять не только обычную малоуглеродистую сталь, но и большинство известных металлов и сплавов, в частности легких сплавов. Универсальность контактной сварки доказана работами советских и зарубежных ученых диапазон свариваемых металлов и деталей с различной толщиной и сечением постоянно расширяется.  [c.4]

Сварку производят восстановительной зоной пламени, состоящей в основном из окиси углерода и водорода. Расплавленный металл ванны вступает во взаимодействие с газами сварочного пламени, в результате чего происходят реакции окисления и восстановления. Взаимодействие газов с различными металлами различно. Наиболее легко окисляются металлы, обладающие большим сродством к кислороду. Окисление расплавленного металла происходит как за счет окислов, находящихся на поверхности свариваемого металла и присадочной проволоки, так и за счет кислорода окружающего воздуха. С увеличением содержания кислорода в свариваемом металле ухудшаются механические свойства сварного соединения. Поэтому при газовой сварке для большинства металлов и сплавов для устранения окислительных процессов в присадочные материалы и флюсы вводят специальные раскислители.  [c.99]

Он должен уметь выполнять сварку особо ответственных аппаратов, узлов, конструкций и трубопроводов из различных сталей, цветных металлов и сплавов, сварку экспериментальных конструкций с ограниченной свариваемостью, а также из титана и титановых сплавов.  [c.210]

При сварке этим способом для нагрева соединяемых деталей используют тепло, образующееся в стыке при трении двух поверхностей в результате преобразования механической энергии в тепловую непосредственно в свариваемом узле. Сварка трением имеет целый ряд преимуществ по сравнению с другими видами стыковой сварки высокую производительность, высокое и стабильное качество сварного соединения, позволяет сваривать разнородные металлы и сплавы в различных сочетаниях, характеризуется высокими энергетическими показателями (при сварке трением углеродистой стали обыкновенного качества удельная электрическая мощность равна 15—20 Вт/мм , а при электрической контактной сварке —120—150 Вт/мм ) и улучшает условия труда.  [c.302]

Справочник содержит основные сведения, касающиеся свариваемых металлов и сплавов, сварочных материалов и их назначения, технических характеристик сварочного оборудования и технологии различных способов сварки плавлением, газовой резки металлов, а также элементарные сведения по вопросам прочности сварных конструкций, методов борьбы с деформациями, организации рабочего места, современных методов контроля качества сварных швов и соединений, техники безопасности и др.  [c.2]

В сварных конструкциях все шире используются стали и другие сплавы с высокими прочностными свойствами. В связи с этим сварщикам приходится иметь дело с большим ассортиментом металлов и сплавов, обладающих различной свариваемостью.  [c.69]

Ниже приведены данные химического состава и механических свойств различных свариваемых металлов и сплавов, их сварочные свойства и особенности сварки.  [c.69]

Свариваемый конец 1 термопары называют горячим спаем (рабочим концом), а несвариваемый конец — холодным спаем 2 (свободным концом). Результирующая термо-э.д.с. равна разности термо-э. д. с., возникающих в горячем и холодном спаях. Эту термо-э. д. с. определяют милливольтметром 4, присоединенным к свободному концу термопары проводами 3. Термопары изготовляют из различных металлов и сплавов (табл. 8).  [c.91]

Преимущества сварки световым лучом по сравнению со сваркой электронным лучом следующие простота фокусировки луча, возможность сварки на воздухе, в защитной атмосфере и в вакууме без каких-либо качественных изменений исходного состояния свариваемого металла. Возможность точной дозировки энергии позволяет использовать этот метод для сварки микросоединений из различных металлов и сплавов в электронной и радиоэлектронной технике. Этот перспективный способ сварки находит применение и в других отраслях народного хозяйства например, в медицине для соединения живых тканей.  [c.230]

Металлы и сплавы, полученные методом горячей прокатки (протяжки, прессования или ковки) при достаточно высоких температуре и давлении, как правило, обладают свойствами, допускающими их сварку давлением. Однако не все металлы и сплавы обладают одинаково хорошей свариваемостью. Под свариваемостью будем понимать способность материала образовывать при использовании рационального технологического процесса сварки прочное соединение без существенного снижения «технических свойств свариваемого материала в самом соединении и в прилегаюш,ей к нему зоне термического влияния сварки (зоне, в которой в результате нагрева при сварке происходят те или иные структурные изменения в основном металле). Из этого технологического определения следует, что свариваемость не является неизменным свойством материала. С усовершенствованием технологии сварки плохо свариваемые материалы могут переходить в группу хорошо свариваемых. Таким образом, вопрос о технологической свариваемости не может рассматриваться в отрыве от самого технологического процесса. В настоящей главе разбираются только основные явления, сопутствующие контактной сварке различных металлов и сплавов и влияющие на их свариваемость. Особенности этих явлений при различных способах контактной сварки рассматриваются в последующих главах.  [c.53]

Двухкамерная универсальная установка СДВУ-15-2 предназначена для диффузионной сварки изделий диаметром до 0,25 м из различных металлов и сплавов с температурой нагрева не выше 1573 К- Источником нагрева свариваемых изделий служит высокочастотный генератор мощностью 100 кВт. Каждая камера имеет свою независимую систему откачки, позволяющую получить вакуум в рабочем объеме до 1,3-10″ Па. Гидравлическая система, которая, так же как и системы вакуумной откачки, смонтирована внутри корпуса установки, обеспечивает работу каждого гид-роцйлиндра независимо друг от друга. Максимальное давление, создаваемое гидравлическим насосом, достигает 1000 МПа. При таком давлении в системе гидроцилиндры развивают усилие до210кН. Габаритные размеры установки 3,1X1,6X2,2 м. С целью увеличения производительности установки обеспечена возможность одновременной сварки двух—четырех деталей в каждой камере. Опыт эксплуатации установки показал ее высокую надежность и стабильность в работе [7,8].  [c.108]

При различных видах сварки степень технологической свариваемости может определяться спе-цифичесБсими особенностями, присущими данному виду сварки. Например, при ультразвуковой сварке металлов с кубической гранецентрирован-ной, кубической объемноцентрированной и гексагональной решетками свариваемость ухудшается в пропорции 24 8 6. Это обусловлено тем, что металлы с разной кристаллической структурой обладают неодинаковой способностью проводить ультразвуковые колебания. Мерой количественной оценки свариваемости металлов и сплавов служат  [c.97]

Под технологическими свойствами металлов и сплавов понимается их способность подвергаться различным видам обработки. Из технологических свойств особен1ю большое значение имеет обрабатываемость резанием, свариваемость, прокаливаемость,  [c.20]

---

3. Характеристика свариваемости металлов и сплавов

Приведем наиболее характерные особенности свариваемости для целых групп однотипных с этой точки зрения сплавов.Стали. Конструкционные стали по химическому составу подраз­деляют на углеродистые (обыкновенного качества и качественные) и легированные (низко-, средне- и высоколегированные).Углеродистые стали. Кроме углерода в сталях содержатся примеси: марганец, кремний, сера, фосфор, кислород, азот, водо­род. Если два первых относятся к полезным, то все остальные ухуд­шают свариваемость, и их количество в сталях стремятся умень­шить. Именно меньшим содержанием примесей и более узким до­пуском по содержанию углерода в пределах конкретной марки стали качественная углеродистая сталь отличается от обыкновенной.Низкоуглеродистые стали (СтЗ, стали 10, 15, 20 и др.) обладают хорошей свариваемостью. Исключением является сварка деталей больших толщин при пониженных температурах.Увеличение содержания углерода в среднеуглеродистых сталях способствует не только появлению закалочных структур, но и уси­лению ликвации серы в шве и обогащению ею межкристаллических прослоек, что может привести к образованию горячих трещин. По­этому среднеуглеродистые стали относятся к сталям с ограничен­ной свариваемостью.Высокоуглеродистые стали также имеют ограниченную сварива­емость. Они обладают еще большей чувствительностью к нагреву при сварке, чем среднеуглеродистые, и склонны как к закалке, и к перегреву металла. При сварке углеродистых сталей уменьшения склонность к образованию горячих трещин.

Низколегированные стали (конструкционные и теплоустойчивые). К ним относятся стали, в которых содер­жание одного легирующего элемента не превышает 2%, а суммар­ное содержание всех легирующих элементов менее 2*5—5%,

Так как повышение содержания углерода в сталях ухудшает их свариваемость, а в низколегированных сталях, применяемых в свар­ных конструкциях, количество углерода ограничивают до 0,23%. Этим достигается хорошая или удовлетворительная свариваемость сталей. Влияние легирующих элементов учитывается различным образом, в том числе определением эквивалентного содержания углерода С_э на основании эмпирических зависимостей.

При С, > 0,45 сварка сталей может сопровождаться образовани­ем трещин и поэтому необходимо применять меры, предупреждаю­щие их возникновение, в том числе снижение содержания углерода в шве (не более 0,15%).

Низколегированные стали по сравнению с углеродистыми более чувствительны к сварочному нагреву. Они склонны к образованию закалочных структур, перегреву, разупрочнению. При сварке этих сталей, особенно больших толщин, рекомендуется предварительный подогрев и последующая термическая обработка, в том числе высо­котемпературный отпуск.

Низколегированные стали обладают меньшей склонностью к об­разованию пор из-за выделения в металле при сварке оксида углерода, так как в металле содержится достаточное количество раскисл доклей.

Для сварки низколегированных, особенно теплоустойчивых сталей, рекомендуется сварка в защитных газах (сварка в углекислом пазе, аргоне, аргоне с добавкой углекислого газа). Для повышения производительности сварки и улучшения свойств сварного соеди­нения применяют порошковые проволоки. При единичном произ­водстве, сварке коротких швов и т. п. широко применяется ручная сварка покрытыми электродами.

Сварка под флюсом низколегированных теплоустойчивых ста­лей осуществляется проволокой с повышенным содержанием леги­рующих элементов. Для сварки низколегированных сталей больших толщин применяется электрошлаковая сварка.

Технология контактной сварки низколегированных сталей при­мерно такая же, как и углеродистых. При образовании закалочных структур рекомендуется производить двух- или трехимпулье ную то­чечную сварку. Принципиальных ограничений для сварки низколе­гированных сталей другими методами нет.

Среднелегированные стали. Содержание одного леги­рующего элемента в этих сталях не превышает 2—5% , а суммарное содержание всех элементов — 5—10%. Указанные стали относятся к перлитному (25ХГСА, 30ХГСА, 35ХГСА и др.) или мартенситному классам (30ХГ2Н2СВМА, 30Х2НМФА и др.). В целом свариваемость среднелегированных сталей оценивается как ограниченная. При свар­ке приходится учитывать их повышенную чувствительность к сва­рочному нагреву, склонность к образованию горячих и холодных трещин. Вероятность образования трещин возрастает по мере повы­шения требований к прочности шва, особенно в том случае, если ставится задача достижения равнопрочности его с основным метал­лом.

Основными методами сварки среднелегированных сталей явля­ется сварка в углекислом газе, аргоне (в том числе при сварке плавя­щимся электродом с добавлением 5—10% кислорода или углекисло­го газа), сварка под флюсом, ручная сварка покрытыми электрода- ми, электрошлаковая, электронно-лучевая, плазменная, ъ Аргоно-дуговая сварка неплавящимся электродом частЯШН водится с поперечным колебанием дуги или в импульсномm что улучшает структуру шва и околошовной зоны.

Стали с повышенным содержанием хрома при сварке могут окис- I литься и образовывать тугоплавкий оксид хрома, который в раде I случаев препятствует хорошему формированию обратной стороны I шва. Этого можно избежать, защищая шов от окисления сваркой на подкладках, плотно прилегающих к шву, с подачей снизу аргона или нанесением специальных флюсов на свариваемые кромки с об­ратной стороны шва.

Детали малой толщины из сталей ферритного или классов свариваются удовлетворительно, однако при свар­ке деталей больших толщин наблюдается значительное увеличение зерен и снижение механических свойств. В таких случаях для вос­становления механических свойств металла следует применять предварительный подогрев и термическую обработку после сварки.

Стремление ограничить увеличение зерен при сварочном нагре­ве приводит к выбору таких методов сварки, которые обеспечивают минимальное теплоаложение: дуговая, контактная, электронно-лучевая и термическая обработка, в основном, направлена на повышение стойкости сварных соединений к межкристаллической коррозии.

Хромоникелевые стали — это коррозионно-стойкие жаропроч­ные стали с высоким содержанием хрома, и никеля (стали 08XI8h20, I2XJ8HI0T, 08X18HJ2, 20XI3HI8 и др.). При их сварке могут обра­зовываться горячие трещины, поэтому для улучшения свариваемос­ти сталей типа XI8H9 в шов вводят легирующие добавки для из­мельчения зерен или создания в шве двухфазной аустенитно-ферритной структуры. Другой особенностью сварки сталей аустенитного класса является ухудшение их антикоррозионных свойств под влия­нием нагрева. Это происходит в интервале температур 723—1123 К, когда резко возрастает скорость диффузии углерода в межкристаллитные прослойки и начинается обеднение границ зерен свобод­ным хромом в результате образования карбидов хрома.

Быстрее всего металл теряет стойкость против межкристаллитной коррозии при нагреве в интервале температур 1003—1023 К. При работе с такими сталями в агрессивной среде в околошовной зоне наблюдаются случаи межкристаллитной коррозии и растрес­кивание металла под напряжением. Для предупреждения межкрис­таллитной коррозии целесообразно добавлять в сталь в небольших количествах титан или ниобий. Эти элементы химически более ак­тивны по отношению к углероду и образуют с ним карбиды, высво­бождая тем самым хром (стали 12Х18Н10Т, 08Х18Н12Б). Рекомен­дуется также снижать количество углерода в стали и сварочной про­волоке. Так, высокой стойкостью против межкристаллитной коррозии обладает сталь 00Х18Н10, однако эта и подобные ей стали имеют высокую стоимость.

Повысить стойкость против межкристаллитной коррозии можно выдержкой после сварки изделия при 1123—1173 К в течение 2—3 ч с последующим ускоренным охлаждением, что приводит к восста­новлению содержания хрома в межкристаллитных прослойках, а также подбором соответствующих режимов сварки.

Особенностью сплавов алюминия и магния является наличие на их поверхности плотной пленки оксидов, которые имеют более высо­кую температуру плавления и большую удельную плотность, чем ос­новной металл. Так, температура плавления А1₂О_э, равна 2323 К, а MgO — 3073 К. Это приводит к тому, что при сварке пленки оксидов препятствуют сплавлению кромок. Для осуществления нормального процесса сварки необходимо удалять оксиды с поверхности кромок до (механическая зачистка, специальное травление) и в процессе сварки.

Наиболее широко применяется сварка сплавов алюминия и маг­ния в инертных газах (аргон, гелий) вольфрамовым или плавящим­ся электродами. Оксидная пленка в этом случае разрушается под воздействием дуги.

В жидком состоянии алюминий и магний активно растворяют водород. При охлаждении и затвердевании растворимость водорода резко снижается, вследствие чего могут возникнуть поры. Основ­ным источником водорода является взаимодействие влаги, содер­жащейся в оксидной пленке, с металлом. Для алюминия, например, оно происходит следующим образом:

2А1 + ЗН₂0 = А1₂0₃ + 6Н

Наиболее распространенным способом борьбы с водородом в алюминиевых и магниевых сплавах является удаление слоя оксид­ной пленки на поверхности металла и сварочной проволоки и запа­сов в ней влаги, снижение концентрации растворенного в металле водорода.

Билет 6.

1.Методы получения стали и сплавов особо высокого качества

Вакуумно-дуговой переплав (вакуум порядка 13,33 Па) в сущности, это переплав той стали, которая получена в открытых электрических или других печах, для удаления из нее неметалли­ческих включений и газов. В кристал­лизатор 3 (изложницу, рис. 5.10), ох­лаждаемый водой, вводится переплав­ляемый электрод 4, закрепленный на водоохлаждаемом штоке. Расходуе­мый электрод в виде штанги получают механической обработкой слитка, ра­нее выплавленного в открытых дуговых или других печах. Процесс начинается с возникновения дуги между расходуемым электродом и расположенной в форме затравкой изготов­ленной из той же стали. После расплавления конца электрода капли жидкого металла стекают в нижнюю часть кристаллизатора (излож­ницы) и, затвердевая, образуют слиток 1. Дуга же продолжает гореть между расходуемым электродом и жидким металлом 2, находящимся в верхней части слитка, до полного завершения плавки. При пере­плаве металл хорошо очищается от газов и неметаллических вклю­чений, а в результате направленной кристаллизации слитка в водоохлаждаемом кристаллизаторе у него не образуется усадочной ра­ковины и других дефектов.

Плавка в вакуумных индукционных печах (разрежение порядка 1,33—0,133 Па). Метод позволяет легировать стали и сплавы любы­ми элементами (даже имеющими большое сродство к кислороду, такими, как алюминий, титан, цирконий и др.) и выплавлять с не­значительным содержанием газов и неметаллических включений, к Разливку металла также проводят в вакууме, иногда в атмосфере ж защитного газа. По режиму работы различают два вида вакуумных шЖ индукционных печей: полунепрерывного и периодического действия. ™ щ В печах первого типа все подготовительные операции (загрузка шихты ‘ Л в тигель, установка изложниц, очистка тигля и подготовка печи к новой плавке) производятся без нарушения вакуума в плавильной щг камере. По завершении подготовительных работ камера загрузки, отделенная от плавильной камеры вакуумным затвором, также вакуумируется. В печах периодического действия все вышеуказанные операции осуществляются после разгерметизации плавильной ка­меры и напуска туда воздуха. Вакуумная индукционная плавка ши­роко применяется для выплавки высоколегированных жаропрочных и жаростойких сталей и сплавов.

Электрошлаковый переплав (ЭШП). При ЭШП из слитка обыч­ной рафинируемой стали изготавливают расходуемый электрод. До начала плавки металла наводят шлаковую ванну, используя твердый или расплавленный флюс. Для возбуждения дуги применяют специальный флюс, отличающийся высокой электрической проводимое* проводимостью в твердом состоянии (смесь алюминиймагниевого порошка с ка­лиевой селитрой — KN0₃). Рабочий флюс состоит из смеси CaF, AL0₃, СаО, МnО и др. После расплавления последнего образуется шлак с требуемым электрическим сопротивлением. Таким источником теплоты является расплавленный шлак, который нагре­вается до 2000°С при прохождении через него тока. При этом осу­ществляется направленная (снизу-вверх) его кристаллизация. Это приводит к повышению плотности и однородности металла, устранению по­ристости и других дефектов. Форми­рующийся на поверхности слитка тонкий слой затвердевшего шлака (гар- нисаж), изолирует металл слитка от кристаллизатора. Образующаяся при этом достаточно ровная и гладкая по­верхность слитка не требует дополни­тельной механической обработки. Сли­ток после затвердевания удаляют из кристаллизатора вместе с поддоном 5. Этот метод, используемый для полу­чения качественных отливок, называ­ют электрошлаковым литьем (ЭШЛ). Электронно-лучевой переплав (ЭЛП). ЭЛП (рис. 5.12) применя­ется для получения сталей повышенной чистоты, а также сплавов на основе тугоплавких металлов (вольфрама, тантала, ниобия, мо­либдена и др.). Поток электронов, формируемый высоковольтной (20—30 кВ) катодной пушкой, направляет­ся на проплавляемый металл (расходуемый электрод) с помощью электромагнитов. За счет перехода кинетической энергии элек­тронов в тепловую при их столкновении с расходуемым электродом последний пла­вится. Плавка протекает в глубоком ваку­уме. Капли металла, стекая в охлаждаемый водой кристаллизатор 4, затвердевают. При этом образующийся слиток 5 особо чисто­го по газовым и неметаллическим включе­ниям металла вытягивается из кристалли­затора.

Получение монокристаллов из расплава. Методом Чохральского монокристаллы вытягивают (при температуре, близкой к темпера­туре кристаллизации металла) с помощью затравки из находящегося в тигле расплавленного металла (рис. 5.16). В этом процессе могут быть использованы элементы рафинирования, характерные для зон­ной очистки. Поскольку затравка имеет специальную кристаллогра­фическую ориентацию, монокристаллы приобретают особые (элек­трические, магнитные, упругие и др.) физико-химические свойства. При этом скорость перемещения затравки не должна превышать скорость кристаллизации расплава. Сущность метода Бриджмена заключается в том, что располо­женный в вертикальной трубчатой печи тигель с коническим дном, заполненный расплавленным металлом (температура расплава пре­вышает на 50— Ю0^вС температуру его плавления) опускается вниз печи и медленно удаляется из нее (рис. 5.17). Кристаллизация на­чинается в вершине конуса, при этом рост монокристалла начина­ется из того зародыша, направление преимущественного роста ко­торого то же, что и направление перемещения тигля. Непрерыв­ный рост монокристалла происходит в том случае, если скорость перемещения тигля из печи не превышает скорость кристаллиза­ции расплава.

2?????????????

3 Жидкотекучесть — способность металлов и сплавов в расплав­ленном состоянии заполнять полость стандартной формы (пробы) и точно воспроизводить очертания отливки. Жидкотекучесть зави­сит от:

а) состава и физико-химических свойств сплава;

б) теплофизических свойств формы;

в) технологических условий литья.

Наибольшая жидкотекучесть характерна для чистых металлов и эвтектических сплавов (рис. 18.1), а наименьшая — для сплавов на основе твердых растворов или гетерогенных структур (представля­ющих собой твердые растворы с распределенными в них частицами других фаз). Это связано с различным характером процесса затвердевания отливки, обусловленным шириной температурного интервала кристалли­зации А Т — перепада температур между температурой начала (ликви­дус) и конца (солидус) кристаллиза­ции для конкретного сплава. Для уз­коинтервальных сплавов (Д7^< 30*С) характерно последовательное затвер­девание отливки от поверхности к ее центру, наличие узкой двухфазной зоны (расплав с выделившимися кри­сталлами), а также сохранение под­вижности расплава в форме вплоть до затвердевания 60—80% объема отлив­ки. В то же время последовательное затвердевание может реализоваться лишь при большом градиенте температур по сечению отливки. При этом отливки приобретают столбчатую структуру и отличаются по­вышенной плотностью и герметичностью. Эвтектические сплавы яв­ляются узкоинтервальными. К сплавам с узким температурным ин­тервалом кристаллизации относятся, в частности, латуни. В сплавах на основе твердых растворов и гетерофазных структур при наличии широкого температурного интервала кристаллизации (ЛТ_р > 100*С) затвердевание осуществляется посредством образования широкой области твердожидкого состояния, когда в расплаве по всему объе­му отливки почти одновременно выделяются разветвленные крис­таллы (дендриты). Такую разновидность процесса кристаллизации называют объемным затвердеванием. Течение расплава в силу по­вышения его вязкости прекращается уже при содержании твердой фазы более 20—35% от объема. Температура, при которой прекра­щается течение расплава, называется температурой нулевой жидко- текучести t_o (рис. 18.1, д, линии AF и BG). В процессе объемного затвердевания кристаллизация оставшейся жидкой фазы приводит к тому, что во всем объеме отливки происходит выделение раство­ренных в расплаве газов, при этом возникает много пор, заполнен газом, и мелких усадочных раковин.

На жидкотекучесть существенно влияют физические свойства сплава: увеличение теплоемкости и удельной теплоты кристаллизации металла способствует повышению жидкотекучести, поскольку при этом возрастает количество выделяющейся теплоты в процессе затвердевания и охлаждения отливки. Вязкость расплавов, увеличи­ваясь с понижением температуры, снижает жидкотекучесть. Высо­кое поверхностное натяжение у, с одной стороны, значительно об­легчает разливку металла, но, с другой стороны, способствует зак­руглению острых углов и кромок в отливках.

Жидкотекучесть зависит от теплофизических свойств материала формы. Мерой скорости, с которой материал формы может погло­щать теплоту расплавленного металла, является коэффициент акку­муляции теплоты. Усадка сплавов

Усадка — свойство сплавов уменьшать объем и линейные разме­ры при затвердевании и охлаждении.

Различают линейную и объемную е_г усадки (а %).

Фиксирование линейной усадки сплава начинается с момента образования прочного кристаллического скелета в объеме отливки (в случае присутствия жидкой фазы) и твердого каркаса на ее по­верхности. Полная объемная усадка сплава складывается из усадки сплава в жидком состоянии, при затвердевании твердом состоянии. Возникновение наружной усадки, усадочных раковин и пористости (скопление мелких пустот, заполненных газами) в отливке является результатом и проявлением обычной усадки металла. В литейном производстве есть понятия свобод ной и затрудненной усадки. Первая обусловлена лишь свойствами сплавов. Затрудненная же усадка возникает в сложных по конфигурации отливках в результата совместного механического и терт I чес кого торможения процесса изменения их размеров и объема при литье. Затрудненная усадка численно отличается от свободной (например, у серого чугуна свободная линейная усадка составляет 1,1—1,3%, а затрудненная — 0,6—1,2%). На характер и величину усадки влияют, с одной стороны, химический и фазовый состав сплава, величина температурного интервала его кристаллизации, взаимная растворимость компонентов (ширина области гомогенно­сти твердых растворов) и физические свойства сплава (например, коэффициент термического расширения), а с другой технологические условия литья.

Ликвация — это неоднородность химического состава сплава в различных частях отливки. Развитие химической неоднородности может происходить как в микрообъемах сплава (внутри отдельных дендритов слитка) — внутри кристаллическая (дендритная) ликва­ция, так и по отдельным его зонам (макрообъемам) — зональная ликвация. Одной из разновидностей зональной ликвации является ликвация по плотности (гравитационная ликвация). Дендритную ликвацию устраняют гомогенизацией — высокотемпературным диф­фузионным отжигом, приводящим | выравниванию химического состава в пределах микрозерна. Гравитационную ликвацию подав­ляют перемешиванием расплава, его быстрым охлаждением, а также применением легирующих добавок, образующих с основой разветв­ленные кристаллы (дендриты), мешающие перемещению в расплаве твердой фазы.

Растворенные в расплаве газы (водород, азот и др.) при затвер­девании и охлаждении отливки могут выделяться в виде химических соединений, а также образовывать газовые раковины и поры. Суще­ственное уменьшение газонасыщенности сплавов достигается при их плавке в вакууме.

Билет 7.

Технология сварки тугоплавких металлов

---

Рекомендуем приобрести:

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

---

Свариваемость тугоплавких металлов

Затруднения, возникающие при сварке этих материалов, определяются прежде всего: 1) высокой химической активностью по отношению к компонентам воздуха при высоких температурах; 2) резким охрупчиванием при насыщении примесями внедрения; 3) склонностью к перегреву, вызывающему рекристаллизацию и рост зерна: 4) резким повышением предела текучести с понижением температуры и ростом величины исходного зерна.

Свариваемость циркониевых сплавов

Одной из основных задач при сварке циркониевых сплавов является предотвращение взаимодействия металла шва с активными газами. Поглощение кислорода и азота приводит к повышению прочности и снижению пластичности сварных соединений (рис. 31.2). Наиболее вредное влияние на швы оказывают азот и водород, содержание которых в сварочной атмосфере не должно превышать 1*10^-3 % (объемн.) каждого. Количество кислорода может быть значительно большим до 1 % (объемн.). Загрязнение атмосферы парами воды или ацетиленом вызываетобразование сильной пористости, в то время как азот и кислород не оказывают влияния на порообразование. Сплавы типа циркалой мало чувствительны к структурным изменениям в процессе термического цикла сварки и не требуют последующей термической обработки. Сплавы же с 1 % и 2,5 % Zr склонны к образованию закалочных структур. При сварке сплава Zr — 2,5 Nb в металле шва образуется α’-фаза с небольшим количеством остаточной β-фазы. Изменение скорости сварки от 0,28—0,56 см/с до 1,12 см/с приводит к изменению состояния α’-фазы: мартенсит скольжения превращается в мартенсит двойникования. Образование этих фаз приводит к повышению прочности с 510 до 760 МПа, снижению ударной вязкости со 160 до 70 Дж/см² и угла изгиба от 180 до 60—90°.

С целью повышения пластичности сплавов системы Zr—Nb рекомендуется производить последующую термическую обработку сварных соединений. Оптимальное сочетание прочности (540 МПа) и ударной вязкости (135 Дж/см²) на швах из сплава Zr — 2,5 Nb получается при двухчасовом старении при температуре 580 °С. В металле шва при этом сохраняется двойниковый мартенсит с граничными выделениями мелкодисперсной β-фазы ниобия. Одновременно снимаются остаточные напряжения.

Наиболее сложной проблемой при сварке циркониевых сплавов является обеспечение коррозионной стойкости. На стойкость сварных соединений в агрессивных средах, кроме газовых примесей, влияет структурная и фазовая неоднородность. Лучшей стойкостью обладают соединения, фазовый состав которых близок к равновесному состоянию сплава. Это достигается за счет оптимальных скоростей охлаждения металла при сварке и термомеханической обработке.

Цирконий и сплавы на его основе хорошо свариваются различными способами сварки давлением. Наибольшее практическое применение нашла контактная стыковая сварка оплавлением, применяемая в США и Канаде как основной способ сварки ТВЭЛов. При этом процесс длится не более 0,01 с; в результате практически нет ЗТВ (зона термического влияния) и отсутствует газонасыщение. Высокое удельное сопротивление в сочетании с низкой теплопроводностью облегчают процессы контактной сварки. Цирконий хорошо сваривается точечной и шовной контактной сваркой при защите зоны сварки аргоном или при проведении процесса в воде. Как и для титановых сплавов, для соединения сплавов циркония весьма перспективна диффузионная сварка в вакууме, обеспечивающая получение равнопрочных соединений (σ_в = 580 МПа, δ = 20 %, ψ = 20 %), обладающих высокой коррозионной стойкостью. Хорошая свариваемость при этом способе обусловливается полной очисткой соединяемых поверхностей за счет растворения оксидных пленок в матрице основного металла.

По аналогии с титаном следует предположить, что циркониевые сплавы должны хорошо свариваться сваркой трением.

Свариваемость сплавов на основе ниобия, ванадия и тантала

По объему использования в сварных конструкциях первое место из тугоплавких металлов VA группы занимает ниобий. Технически чистый ниобий и сплавы его с твердорастворным упрочнением типа 5ВМЦ хорошо свариваются методами сварки плавлением. С увеличением толщины свариваемых металлов их свариваемость ухудшается, так как происходит сильный рост зерна в шве и ЗТВ, способствующий охрупчиванию сварных соединений. При толщинах более 3 мм предпочтительнее применять электронно-лучевую сварку. Наиболее стабильны по свойствам сварные соединения из рекристаллизованных металлов, так как при сварке плавлением деформированного металла не удается избежать разупрочнения в ЗТВ с характерной для нее крупнокристаллической структурой.

Повышение чистоты исходного металла по примесям внедрения способствует улучшению их свариваемости и позволяет производить сварку в более загрязненной атмосфере. При суммарном содержании газов более 0,06 % (по массе) резко снижается пластичность швов ниобиевых сплавов. Обеспечить удовлетворительную свариваемость танталовых сплавов возможно при еще более низком содержании газов ∼ 0,01 % (по массе).

Примеси внедрения, попадающие в шов из атмосферы, обогащают твердый раствор и выделяются в виде избыточных фаз по границам и телу зерен. Наиболее совершенная защита металла шва и ЗТВ обеспечивается при ЭЛС в вакууме, так как при разрежении 1 * 10^-2 Па содержание газов в единице объема не превышает 1 * 10^-5 % (по массе). Весьма надежной является защита металла шва при дуговой сварке в камерах с контролируемой атмосферой аргона или гелия.

Следует отметить, что для оценки влияния примесей на склонность сварных соединений металлов VA группы к хрупкому разрушению предпочтительнее использовать испытания на ударный изгиб или испытания на трещиностойкость, так как испытания на статический изгиб и растяжение мало чувствительны к небольшим количествам примесей.

Удовлетворительные свойства соединений металлов VA группы достигаются при сварке в защитной атмосфере, содержащей количество примесей, не превышающее, % (объемн.): 5 * 10^-3—1 * 10^-2O₂; 5 * 10^-3 —1 * 10^-2 N₂; 2 * 10^-3 — 4 * 10^-3 Н₂O. Этим требованиям соответствуют гелий высокой чистоты по ТУ 51-689—75 и аргон высшего сорта по ГОСТ 10157—73.

Содержание газов в металле шва снижается при сварке на повышенных скоростях вследствие уменьшения времени взаимодействия. В работе отмечается, что при высоком содержании примесей в инертной атмосфере пластичность швов танталовых сплавов увеличивается с уменьшением погонной энергии сварки. Оптимальный диапазон погонной энергии равен 100—120 кДж/м.

В случае насыщения металла шва примесями восстановление механических свойств возможно путем дегазации при отжиге в вакууме. Атомы газа могут быть удалены из твердого раствора ванадия, ниобия и тантала за счет разложения соединений, диффузии атомов газа к поверхности с последующей сублимацией соединений МеГ_x. Отжиг в вакууме приводит к снятию остаточных напряжений, что также способствует повышению пластичности и вязкости сварных соединений. Так, в результате отжига сварных соединений ванадиевого сплава системы V—Zr—С, насыщенных кислородом, ударная вязкость швов значительно возросла. При этом содержание кислорода в металле шва, полученного при сварке с добавками 1 * 10^-1 % (объемн.) О₂, снизилось в два раза и практически достигло уровня его в исходном металле. Крупнозернистая структура металла шва, особенно на технически чистых металлах, является причиной значительного снижения предела его выносливости по сравнению с деформированным и отожженным основным металлом. Как чистые металлы, так и их сварные швы весьма пластичны и не чувствительны к надрезу и трещине. При испытаниях на трещиностойкость развитию трещины в швах предшествует значительная локальная пластическая деформация.

Свариваемость сплавов с твердорастворным упрочнением на основе металлов VA группы зависит от количества и вида легирующих компонентов. В принципе увеличение количества легирующих элементов приводит к упрочнению твердого раствора и некоторому снижению пластичности и ухудшению свариваемости. Однако большее значение имеет элементный состав сплава.

Удовлетворительную свариваемость имеют сплавы тантала, содержащие менее 13 % (ат.) легирующих элементов. Очевидно, такое ограничение как для ниобиевых, так и для танталовых сплавов относится к элементам, которые наиболее эффективно упрочняют твердый раствор (W, Мо), так, например, сплав состава Та — 30 % Nb — 7,5 % V сваривается удовлетворительно, а сплавы Та— 12,5 % W и особенно Та — 17 % W обладают плохой свариваемостью; швы этих сплавов при комнатной температуре хрупкие, а сплав Та — 17 % W склонен к образованию горячих трещин при сварке.

Отличительной особенностью сплавов с твердорастворным упрочнением является их нечувствительность к изменению параметров режима сварки. Швы этих сплавов кристаллизуются с образованием ячеистых и дендритных структур.

Наличие ячеистой субструктуры приводит к увеличению общей протяженности границ, что влияет на особенность распространения трещины и разрушение при испытаниях на трещиностойкость и ударный изгиб. Поэтому, как правило, ударная вязкость металла шва несколько выше вязкости ЗТВ.

Легирование сплавов VA группы карбидообразующими элементами (Ti, Zr, Hf) способствует выделению в швах дисперсных карбидных фаз, располагающихся по границам зерен шва и ЗТВ. Выделяющая фаза приводит к снижению пластичности сварных соединений. Гомогенизация структуры швов происходит при рекристаллизационном отжиге, снижающем температуру вязкохрупкого перехода.

Механические свойства сварных соединений сплавов с твердорастворным упрочнением находятся на высоком уровне (табл. 31.11).

В отличие от чистых металлов и сплавов с твердорастворным упрочнением дисперсионно-упрочненные и комплексно-легированные сплавы весьма чувствительны к термическому циклу сварки. При большом тепловложении в случае сварки на повышенной погонной энергии возрастает прочность шва и снижается его пластичность и ударная вязкость. Такое поведение этих сплавов можно объяснить процессами старения, которые начинают развиваться непосредственно при охлаждении шва. При увеличении скорости охлаждения (сварка на больших скоростях) уменьшается количество выделяющейся в шве пластинчатой карбидной фазы, которая является местом локализации остаточных напряжений.

Последующая термическая обработка, способствующая коагуляции и глобулизации пластинчатых выделений, частичному растворению метастабильных карбидов и выделению мелкодисперсных стабильных карбидов типа (Nb, Zr)C, (Та, Hf)C, приводит к повышению пластичности и вязкости сварных соединений. Оптимальными режимами термообработки являются: для сплава Nb—1 % Zr — 0,1 % С (НЦУ) — Т = 1200°С, 1 ч; для сплава V — 2,4% Zr —0,3% С (ВЦУ) — Т = 1100 °С, 1 ч; для сплава Nb — 5 % W — 2,0 % Mo — 1 % Zr — 0,1 % С (МЦУ) — T = 1200—1300 °С, 1 ч; для сплава Nb — 10 % W — 1 % Zr — 0,1% С (Д-43) — T = 1400 °С, 2 ч.

Особые трудности представляет сварка высоколегированных сплавов со смешанным характером упрочнения. Для сварки сплава Nb — 15 % W — 5 % Mo — 1 % Zr — 0,1 % С (F-48) необходим предварительный подогрев для предотвращения образования горячих трещин.

Трещины возникают на стадии первичной кристаллизации и развиваются при дальнейшем остывании металла. Горячие трещины обусловлены междендритными жидкими прослойками и остаточными напряжениями. В ниобиевых сплавах образование трещин зависит от соотношения концентрации легирующих элементов. Так, при отношении Mo/Zr>5; V/Zr>5 и (Мо + V)/Zr>10 горячие трещины в швах отсутствуют. Пористость сварных швов из тугоплавких металлов VA группы является весьма распространенным явлением. Поры располагаются преимущественно по линии сплавления и имеют сферическую замкнутую форму. Они не оказывают существенного влияния на герметичность швов и их механические свойства, но могут существенно увеличивать скорость коррозионного растрескивания. Появление пор объясняют присутствием в основном металле активных примесей и реакциями взаимодействия углерода с кислородом или оксидами. Существенное влияние на образование пор оказывают дефекты обработки торцов свариваемых кромок.

Полностью устранить подобные дефекты можно, применяя различные способы сварки давлением. Систематические исследования свариваемости тугоплавких металлов при сварке давлением позволили выявить критерий их свариваемости вхолодную, определяемый соотношением их упругих констант (B/G≥2,5) или величиной коэффициента Пуассона μ≥0,32. Все чистые металлы VA группы удовлетворяют этому критерию и могут быть сварены вхолодную. Это подтверждается экспериментально; степень деформации, необходимая для образования прочного соединения этих металлов, находится на уровне 80— 85%. Заметное снижение деформации при сварке давлением наблюдается при температуре начала диффузионной подвижности (∼0,25 T_пл).

Свариваемость при сварке давлением определяется в основном процессами очистки поверхности и образования физического контакта и в меньшей степени зависит от химического состава и наличия примесей внедрения. Некоторое влияние на свариваемость оказывает исходное состояние материала. Предварительный наклеп способствует снижению деформации схватывания и скорейшему образованию общих зерен на исходной границе раздела.

Наибольшее распространение получила диффузионная сварка, которая применительно к металлам VA группы производится в вакууме порядка 1 * 10^-3 Па. Имеющиеся на свариваемых поверхностях оксидные пленки и адсорбированные газы удаляются при нагреве в основном за счет их растворения в матричном металле. Равнопрочные соединения формируются в довольно широком диапазоне изменения параметров режима.

Процессы рекристаллизации оказывают существенное влияние на свариваемость тугоплавких металлов. Первичная рекристаллизация по границе раздела способствует гомогенизации структуры и повышению свойств сварных соединений. Собирательная же рекристаллизация приводит к росту зерен и существенно повышает переходную температуру Т_x. Сплавы на основе металлов VA группы удовлетворительно свариваются точечной и шовной контактной сваркой переменным током и конденсаторной сваркой.

Некоторые трудности возникают при стыковой сварке ниобиевых сплавов. Соединения получаются хрупкими вследствие искривления исходной текстуры. При сварке оплавлением высоколегированных сплавов часто образуются трещины.

Свариваемость сплавов на основе хрома, молибдена и вольфрама

С учетом специфики металлов VIA подгруппы и сплавов на их основе под свариваемостью этих материалов следует подразумевать прежде всего возможность получения бездефектных сварных соединений с достаточным уровнем низкотемпературной пластичности. При рассмотрении вопросов, связанных с оценкой свариваемости сплавов, их целесообразно условно разделить на три группы. В первую группу следует отнести проблемы, обусловленные металлургическими и физическими особенностями сплава, которые определяются в основном его химическим составом. Особое внимание следует уделить примесям, образующим с хромом, молибденом и вольфрамом твердые растворы внедрения.

Ко второй группе вопросов свариваемости тугоплавких металлов относятся структурное состояние основного металла и его взаимосвязь с механическими характеристиками и низкотемпературной пластичностью сварного соединения. При этом необходимо рассматривать не только зеренную структуру, но также механическую и кристаллографическую текстуру исходного материала.

И наконец, третья группа вопросов связана с технологией сварки. Она включает факторы, в значительной степени влияющие на качество сварных соединений и в первую очередь их температуру хладноломкости: способ и режим сварки, состав защитной газовой атмосферы, методы подготовки свариваемых кромок и др.

Благодаря особым физическим свойствам металлов VIA подгруппы — высокая температура плавления, большая теплопроводность и объемное теплосодержание — при их сварке плавлением требуются повышенные тепловложения и применение концентрированных источников нагрева.

Для ориентировочной оценки влияния легирующих элементов на свариваемость и низкотемпературную пластичность сварных соединений могут быть использованы данные, представленные на рис. 31.3. Единственный легирующий элемент, который повышает пластичность молибденовых и вольфрамовых сплавов при легировании в количестве 1 % (по массе), является рений. Наряду с Re на свариваемость вольфрамовых сплавов благоприятно влияет молибден. Увеличение в сплавах W содержания Мо до 30 % (по массе) повышает пластичность сварных соединений, однако температура плавления сплава при этом снижается до 3193 К.

Основным препятствием получения качественных сварных соединений является наличие примесей в основном металле в количествах, значительно превышающих их предел растворимости. Рост содержания кислорода в молибденовых сплавах приводит к появлению и резкому увеличению температуры вязко-хрупкого перехода сварного соединения (рис. 31.4).

Так как в молибдене при комнатной температуре растворяется не более 0,0001 % (по массе) 0₂, можно утверждать, что практически весь кислород, содержащийся в сплаве, будет сегрегировать на границах зерен в свободном состоянии и в виде оксидов. И в том, и в другом случае пластичность сварных соединений молибденовых сплавов резко снижается; чем больше толщина пленки Мо0₂, тем выше температура хладноломкости соединения.

При содержаниях примесей внедрения, характерных для промышленных сплавов на основе металлов VIA подгруппы, уменьшение размера зерна способствует росту низкотемпературной пластичности. Это обусловлено, с одной стороны, повышением протяженности границ зерен, и, как следствие, снижением уровня пограничных сегрегаций. С другой стороны, при наблюдаемых в поликристаллах ориентировках смежных зерен пластическая деформация передается путем возбуждения источников дислокаций в непосредственной близости от границы зерна. Для этой цели необходимо, чтобы прочность границы была выше напряжения возбуждения источников дислокаций.

Азот оказывает двоякое влияние на пластичность сварных соединений молибденовых сплавов. В сплаве ЦМ6, содержащем в исходном состоянии 0,008 % (по массе) О₂, увеличение содержания азота в металле шва до 0,0288 приводит к некоторому снижению температуры хладноломкости. В сплаве ЦМ10 увеличение содержания азота от 0,0012 до 0,0282 % (по массе) не оказывает заметного влияния на температуру хладноломкости сварного соединения. Следует учесть, что в последнем случае увеличение содержания азота в металле шва сопровождалось возрастанием содержания кислорода. Такое совместное влияние азота и кислорода на пластичность сварных соединений молибденовых сплавов может рассматриваться как следствие весьма тонкого конкурентного взаимодействия этих примесей на границах зерен.

Сведения, приводимые в литературе, о влиянии углерода на низкотемпературную пластичность молибденовых сплавов противоречивы. В ряде сообщений говорится о положительном влиянии углерода, вводимого в молибден в количествах, даже превышающих необходимое для раскисления. Увеличение пластичности молибденовых сплавов обусловлено нейтрализацией вредного влияния кислорода. Это свидетельствует о том, что улучшение свариваемости сплавов на основе металлов VIA подгруппы достигается оптимальным легированием, способствующим нейтрализации примесей внедрения.

Сравнительные данные о влиянии азота, кислорода, углерода и серы на температуру вязкохрупкого перехода хрома приведены на рис. 31.5.

Углерод, сера резко повышают температуру вязко-хрупкого перехода, в то время как кислород оказывает на пластичность хрома наименьшее влияние. Поэтому при разработке низколегированных сплавов хрома, предназначающихся для сварных конструкций, особое внимание уделяют содержанию в металле углерода и серы. Их концентрация в сплаве должна находиться либо на уровне предельной растворимости, либо эти примеси должны быть связаны в термодинамически стабильные соединения, что может быть достигнуто легированием сплава небольшим количеством элементов IVA и VA подгрупп и редкоземельными элементами.

Таким образом, анализ особенностей изменения свойств сварных соединений в связи с наличием в них примесей внедрения в различных количествах позволяет наметить наиболее эффективные пути улучшения свариваемых металлов VIA подгруппы. К ним относятся, во-первых, очистка исходного материала от элементов, образующих с ним твердые растворы внедрения. Особенно остро эта проблема стоит при производстве сплавов на основе вольфрама и хрома; во-вторых, рациональное легирование химически активными элементами с целью связывания примесей в термодинамически стабильные соединения.

Механические свойства сварных швов на тугоплавких металлах могут быть улучшены, если их легировать элементами, которые наряду с увеличением высокотемпературной прочности и пластичности при нормальной температуре уменьшают размер зерна. К таким элементам относятся Al, Ti, Zr, Hf, Ir, Nb и др. Из этих элементов наиболее эффективными являются Zr, Hf, Ir.

Сплавы тугоплавких металлов VIA подгруппы, получаемые методами вакуумно-дугового и электронно-лучевого переплава, обладают значительно меньшей склонностью к образованию пористости в сварных соединениях, чем аналогичные сплавы, изготовленные методами порошковой металлургии. Обычно это вызвано тем, что порошковые сплавы имеют повышенное содержание газовых примесей. Однако в сварных соединениях, выполненных на порошковых сплавах даже с меньшим содержанием примесей, чем в литом металле, как правило, наблюдается пористость. Однако имеются факты, свидетельствующие о том, что склонность к образованию трещин в сварных соединениях порошковых сплавах вольфрама значительно ниже, чем в литых сплавах того же химического состава.

Качество сварных соединений, механические свойства швов, и в особенности их низкотемпературная пластичность чрезвычайно чувствительны к структурному состоянию исходного материала.

При сварке тонколистовых материалов реализуется двухмерная схема кристаллизации сварочной ванны. Кристаллизация начинается с оплавления зерен в зоне сплавления, т. е. при сварке тонколистовых материалов кристаллизация шва происходит путем эпитаксиального роста его кристаллитов. Кристаллиты металла шва наследуют кристаллографическую ориентировку тех зерен, с оплавленной поверхности которых происходит их рост.

Результат сопоставления температуры хладноломкости основного металла Т^ом_x и сварного соединения Т^c_x ЦМ6 и ЦМ10в различном структурном состоянии, а также других промышленных и опытных сплавов молибдена свидетельствуют о наличии достаточно четкой (рис. 31.6) корреляции между свойствами основного металла и его сварного соединения: повышение температуры хладноломкости основного металла приводит к увеличению и температуры хладноломкости сварного соединения Т^c_x.

С увеличением толщины свариваемых металлов возникают серьезные трудности, связанные с перегревом металла шва, увеличением ЗТВ и, как следствие, образованием трещин. Применение способов сварки давлением в ряде случаев позволяет решить многие проблемы сварки хрома, молибдена и вольфрама.

Весьма удовлетворительной свариваемостью обладают сплавы молибдена и вольфрама при сварке трением. Процесс можно осуществлять на воздухе и в вакууме с получением высоких механических свойств, хотя Т_x сварных соединений на 150—200 К выше, чем Т_x основного металла. Причиной этого может быть искривление исходного волокна в зоне стыка. Проведение процесса сварки трением в вакууме позволяет снизить давление и величину осадки, что способствует повышению пластичности соединений.

Диффузионная сварка металлов VI подгруппы производится обычно в вакууме, но может осуществляться в инертной среде и в водороде. В связи с высокими температурами начала адгезионного взаимодействия при сварке в зоне разогрева происходит рекристаллизация, приводящая к снижению механических свойств соединений. Наиболее часто используется технология диффузионной сварки с применением промежуточных прослоек, обладающих более низкой энергетической устойчивостью электронных конфигураций и позволяющих предотвратить процесс рекристаллизации. В качестве прослоек используются: для вольфрама Ni, Nb, Ti, Ni—Pd, Re—Та; для молибдена Cu, Ag, Ni, Ti, Pt, Pd, Та, а также прослойки порошков.

Технология сварки тугоплавких металлов

При сварке сплавов на основе тугоплавких металлов особое внимание следует уделять подготовке поверхности торцов свариваемых кромок. Допускается подготовка кромок к сварке порезкой абразивными камнями. Однако этим способом можно подготовить только детали несложной прямолинейной конфигурации. При подготовке заготовок сложной формы из сплавов вольфрама оптимальные результаты достигаются электроэрозионной обработкой кромок. При электроискровой вырезке заготовок из сплавов хрома в поверхностном слое образуются микротрещины. Для молибденовых сплавов рекомендуется вырезка на гильотинных ножницах с последующим фрезерованием кромок. Точность сборки стыка — необходимое условие получения качественного сварного соединения.

Непосредственно перед сваркой требуется очистить поверхности свариваемых кромок изделий от различного рода загрязнений. Основным методом очистки поверхности изделий из тугоплавких сплавов является химическое травление. Удаление загрязнений поверхностного слоя позволяет улучшить низкотемпературную пластичность сварного соединения молибдена. В отличие от сплавов молибдена подготовка к сварке изделий из сплавов вольфрама, кроме операций химического травления или электролитическото полирования, включает обязательную операцию вакуумного отжига.

В сварных конструкциях из тугоплавких металлов применяют в основном листы толщиной 0,1—2 мм и реже больших толщин. Наиболее распространенные типы сварных соединений при АрДС и ЭЛС — стыковые без разделки и с разделкой кромок. При сварке деталей толщиной менее 0,5 мм следует применять соединения с отбортовкой кромок.

Как правило, сварку изделий из сплавов на основе металлов VIA подгруппы выполняют без присадки, используется проволока того же химического состава, что и основной металл.

Дуговую сварку неплавящимся вольфрамовым электродом выполняют постоянным током на прямой полярности.

На формирование шва, структуру и механические свойства сварных соединений тугоплавких металлов существенно влияют условия теплоотвода и режимы сварки. С увеличением v_св сокращается время существования жидкой ванны и уменьшается степень насыщения металла газами. При этом сокращается протяженность зоны термического влияния, уменьшается размер кристаллитов, а также изменяется схема кристаллизации металла шва, что благоприятно сказывается на механических свойствах сварных соединений и прежде всего на величине низкотемпературной пластичности. Однако повышение v_св возможно до определенного предела, так как ухудшается формирование швов и во многих случаях снижаются их пластические свойства.

Для соединений сеток и катодов из молибденовых сплавов успешно применена микроплазменная сварка. Тонколистовой молибден можно также сваривать в вакууме и среде инертных газов лазерным лучом.

Вольфрам и его сплавы сваривают в камерах с контролируемой атмосферой инертного газа неплавящимся электродом и электронно-лучевым способом — единственным, который можно применить для металла толщиной более 3—4 мм, так как он обеспечивает наиболее благоприятное соотношение глубины ванны к ее ширине. Помимо этого, незначительная протяженность зоны термического влияния при наиболее узком шве является во многих случаях обязательным условием повышения качества сварных соединений.

Сварка сплавов хрома возможна при использовании присадочной проволоки из никелевых сплавов и выполнении АДС без расплавления основного металла.

Свариваемость цветных металлов и сплавов

Свариваемость цветных металлов и сплавов определяется их физико-механическими и физико-химическими свойствами, наиболее важными из которых являются сродство к газам воздуха, температуры плавления и кипения, теплопроводность, механические характеристики при низких и высоких температурах.  [c.437]

Свариваемость цветных металлов и сплавов определяется химической активностью элементов, растворимостью примесей (в то.м числе газов) и чувствительностью  [c.372]

Свариваемость цветных металлов и сплавов  [c.12]

При газовой сварке заготовки нагреваются более плавно, чем при дуговой это и определяет основные области ее применения для сварки металлов малой толщины (0,2. .. 3 мм) легкоплавких цветных металлов и сплавов для металлов и сплавов, требующих постепенного нафева и охлаждения, например инструментальных сталей, чугуна, латуней для пайки и наплавочных работ для подварки дефектов в чугунных и бронзовых отливках. При увеличении толщины металла производительность газовой сварки резко снижается, свариваемые изделия значительно деформируются. Это ограничивает применение газовой сварки.  [c.250]

Приведены данные об основных процессах, протекающих при сварке, о конструктивных элементах сварных соединений и швов, способах и критериях оценки свариваемости. Представлена подробная информация о современных материалах, оборудовании, различных способах сварки и термической резки сталей, цветных металлов и сплавов. Содержит сведения, необходимые для аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства.  [c.2]

Эти рекомендации можно использовать и при производстве прямошовных труб из цветных металлов и сплавов, так как максимальный диаметр свариваемой заготовки не превышает 200—  [c.135]

В качестве присадочного материала для сварки и прихватки применяют малоуглеродистую стальную проволоку. Присадочная проволока должна иметь чистую поверхность, спокойно плавиться, не давать брызг, пузырей и шлаковых включений. Для сварки цветных металлов и сплавов пользуются присадочной проволокой, близкой по химическому составу к свариваемому материалу.  [c.303]

Для газовой сварки углеродистой стали применяют обычно проволоку из малоуглеродистой стали. Для сварки чугуна, цветных металлов и сплавов, высоколегированных сталей используют присадочные прутки обычно того же состава, что и основной металл свариваемого изделия.  [c.287]

При газовой сварке (рис. 12, б) кромки свариваемого металла 3 нагревают выходящим из горелки 5 сварочным пламенем 7, получаемым при сгорании горючего газа в смеси с кислородом. Для формирования шва добавляют присадочный материал 6. Тепловая мощность пламени невелика, поэтому этот вид сварки в автомобилестроении используют для производства деталей из тонкого листа, деталей из цветных металлов и сплавов, при ремонтных работах.  [c.44]

Свариваемость специальных сталей (за исключением хромистых), цветных металлов и сплавов при определенных технологических условиях удовлетворительная.  [c.28]

К сварщику 4-го разряда, кроме того, предъявляются дополнительные требования он должен знать основные законы электротехники, способы испытания сварных швов, особенности сварки и воздушно-дуго-вой резки на постоянном и переменном токе, механические свойства свариваемых металлов и сварных швов, должен уметь подобрать режим сварки по приборам и читать чертежи сварных конструкций. Дополнительно к требованиям, предъявляемым к сварщикам 3-го разряда, он должен уметь выполнять работы по сварке конструкций и трубопроводов из конструкционных сталей, цветных металлов и сплавов, сваривать детали из чугуна, наплавлять сложные детали и инструмент, выполнять воздушно-дуговую резку и строжку деталей из различных металлов во всех пространственных положениях.  [c.6]

В зависимости от марки свариваемого металла, конструкции аппарата, его габаритных размеров и условий выполнения работ применяют различные способы сварки. Аппаратуру из углеродистых и легированных сталей и сплавов сваривают преимуще-ственно автоматической сваркой под флюсом, а аппараты из цветных металлов и сплавов — автоматической сваркой в среде аргона. Ручную электродуговую сварку применяют в полевых условиях для сварки монтажных стыков, когда применение автома-тических способов нецелесообразно или затруднительно.  [c.429]

Р о р е л к у ГЗМ-3 используют для ручной газовой сварки, наплавки, пайки и нагрева деталей из черных и цветных металлов и сплавов (кроме меди). Горелка — инжекторного типа, состоит из трех сменных наконечников, ствола горелки ГС-2 с регулировочным вентилем для кислорода и горючего газа и штуцеров с ниппелями для присоединения резинотканевых рукавов с диаметром 6 мм. Горелка работает на пропан-бутане или на других газах-заменителях ацетилена. Толщина свариваемых деталей из низкоуглеродистой стали от 0,5 до 4 мм. Давление кислорода 0,1—0,4 МПа, пропан-бутана — не менее 0,03 МПа. Масса горелки 0,577— 0,644 кг в зависимости от номера наконечника.  [c.108]

Он должен уметь выполнять сварку особо ответственных аппаратов, узлов, конструкций и трубопроводов из различных сталей, цветных металлов и сплавов, сварку экспериментальных конструкций с ограниченной свариваемостью, а также из титана и титановых сплавов.  [c.210]

Сопротивлением свариваются также заготовки из цветных металлов и сплавов меди, латуни, бронзы и алюминия. При этом плошадь свариваемых заготовок ограничивается мощностью машины,  [c.311]

Рихтовка свариваемых деталей. Рихтовка свариваемых концов деталей нужна для того, чтобы при закреплении деталей в зажимах можно было обеспечить расположение их осевых линий по прямой. Рихтовка особенно необходима для деталей малых сечений из цветных металлов и сплавов, легко подвергающихся деформациям. Обычно рихтовку выполняют протяжкой через пазы специального ролика.  [c.16]

Сварке подвергаются многие стали, цветные металлы и сплавы. Свариваемость стали — одно из главнейших свойств этого металла. Сваривают обычно низкоуглеродистые стали. Конструкционные высокопрочные углеродистые стали сварке не подвергают.  [c.263]

Цветные металлы и сплавы имеют большую величину коэффициента линейного расширения при повышении температуры и большую величину усадки при охлаждении жидкого и твердого металла, что вызывает значительно большие деформации свариваемых изделий и конструкций, чем при сварке сталей.  [c.13]

Для газовой сварки сталей присадочную проволоку выбирают в зависимости от состава сплава свариваемого металла. Для сварки чугуна применяют специальные литые чугунные стержни для наплавки износостойких покрытий — литые стержни из твердых сплавов. Для сварки цветных металлов и некоторых специальных сплавов используют флюсы, которые могут быть в виде порошков н паст для сварки меди и ее сплавов — кислые флюсы (буру, буру с борной кислотой) для сварки алюминиевых сплавов — бескислородные флюсы на основе фтористых, хлористых солей лития, калия, натрия и кальция. Роль флюса состоит в растворении оксидов и образования шлаков, легко всплывающих на поверхность сварочной ванны. Во флюсы можно вводить элементы, раскисляющие и легирующие наплавленный металл.  [c.207]

Ряд сталей, цветных и тугоплавких металлов и сплавов обладает пониженной свариваемостью, которая проявляется в изменении механических и физикохимических свойств металла в зоне сварного соединения по сравнению с основным металлом и образовании дефектов в виде трещин, пор и т.д.  [c.273]

Вредными примесями титана являются азот, углерод, кислород и водород. Они снижают его пластичность и свариваемость, повышают твердость и прочность, ухудшают сопротивление коррозии. При температурах свыше 500 °С титан и его сплавы легко окисляются, поглош ая водород, который вызывает охрупчивание (водородная хрупкость). При нагреве до температуры выше 800 °С титан энергично поглощает кислород, азот и водород — эта способность его используется в металлургии для раскисления стали. Титан хорошо обрабатывается давлением и сваривается, но плохо поддается резанию. Он служит легирующим элементом для других цветных металлов и стали.  [c.252]

Установка МПУ-4 предназначена для сварки черных, цветных, легких и тугоплавких металлов и сплавов малых толщин (0,15…1,5 мм) в зависимости от физико-химических свойств свариваемых металлов и типа шва на постоянном и импульсном токах прямой и обратной полярности. Ступенчатая регулировка силы сварочного тока осуществляется переключением катушек трехфазного сварочного трансформатора, плавная — их перемещением.  [c.376]

Общие сведения об электродах. Покрытые электроды служат для ручной сварки сталей, цветных металлов и их сплавов, чугуна. По объему применения ручная сварка в сварочном производстве стоит на первом месте. Поэтому по объему выпуска покрытые электроды занимают в стране ведущее место. Покрытые электроды представляют собой металлические стержни, на поверхность которых опрессовкой под давлением или просто погружением в раствор наносится покрытие. В настоящее время для нанесения покрытия в основном используется первый способ. В зависимости от материала, из которого изготовлено свариваемое изделие, его назначения к электродам предъявляются определенные требования, которые можно разделить на общие и специальные. Все электроды должны обеспечивать минимальную токсичность при сварке и изготовлении, устойчивое горение дуги, равномерное расплавление электродного стержня и покрытия, хорошее формирование шва, получение металла шва требуемого химического состава и свойств, высокую производительность при небольших потерях электродного металла на угар и разбрызгивание, сохранение технологических и физико-химических свойств в течение определенного времени, получение металла шва, свободного от дефектов, достаточную прочность покрытия, легкую отделимость шлаковой корки от поверхности шва. К специальным требованиям относится получение металла шва с определенными свойствами — окалиностойкость, жаропрочность, коррозионная стойкость, износостойкость, повышенная прочность получение швов с заданной формой — глубокий провар, вогнутая поверхность шва возможность сварки определенным способом — опиранием вертикальных швов сверху вниз, во всех пространственных положениях.  [c.51]

Ультразвуковая сварка. Применяется для сварки листов из стали, цветных металлов и их сплавов. Поверхности, подлежащие сварке, обезжириваются, свариваемые листы укладываются внахлестку на массивное основание и прижимаются определенным усилием к специальному вибратору, с помощью которого один из листов приводится в колебание с ультразвуковой частотой (15—20 кгц). При этом вследствие трения одной поверхности о другую в плоскости контакта выделяется теплота, металл нагревается до пластического состояния и происходит сварка. Нижний лист может быть любой толщины, верхний (приводимый в колебание) 1—2 м. Прочность сварки выше прочности точечной, контактной сварки. Сварка выполняется с помощью специальных установок продолжительность сварки 1—3 сек.  [c.320]

Свариваемостью называется способность металлов и сплавов образовывать неразъемные соединения с требуемыми свойствами. Хорошая свариваемость у иизкоуглеродистых и низколегированных сталей. Высокоуглеродистые и высоколегированные стали, некоторые цветные металлы и сплавы имеют худшую свариваемость.  [c.12]

ЭШС алюминия и его сплавов. Электрошлаковую сварку алюминия и его сплавов целесообразно осуществлять прн толщине металла свыше 40 мм. В этом случае экономический эффект составляет более 50 % затрат, имеющих место при многопроходипй механизированной дуговой сварке. С увеличение1М толщины свариваемого металла, как и при сварке других цветных металлов и сплавов, технико-экономическая эффективность процесса сварки возрастает.  [c.492]

Хотя газовая сварка в настоящее время утратила свои первоначальные позиции и уступила место автоматической дуговой сварке под флюсом, однако у газовой сварки и.меются свои достоинства. Они заключаются в более медленном и плавном нагреве свариваемого металла, что особенно ценно при соединении сталей малой толщины сварке цветных металлов и сплавов, отличающихся относительной легкоплавкостью сварке ряда инструментальных сталей, нуждающихся в постепенном нагреве и замедленном охлаждении сварке металлов с предварительным подогрево.м, а также при выполнении наплавочных работ.  [c.3]

Газовая сварка, главенствовавшая в начале нашего века, в настоящее время утратила свои первоначальные позиции. Она уступила первое место автоматической дуговой сварке под флюсом, все же у газовой сварки имеются свои немалован ные достоинства. Они заключаются в более медленном, чем при электродуговой сварке, и плавном нагреве свариваемого металла, что особенно ценно при соединении сталей малой толщины, сварке цветных металлов и сплавов, отличающихся относительной легкоплавкостью, сварке ряда инструментальных сталей, нуждающихся в постепенном, мягком нагреве и замедленном охлаждении, сварке металлов (чугуна, некоторых сортов легированных сталей) с предварительным подогревом, а также при выполнении ряда наплавочных работ.  [c.207]

Рсв имеет максимум, а к. п. д. сначала быстро, а затем медленно растет от О (при R — 0, т. е при коротком замыкании) до 1,0 при холостом ходе R = со). Можно доказать, что максимальное значение Р в соответствует R = Zy, где Zj,— полное сопротивление сварочной цепи машины без Сипрогивлений свариваемых деталей. Из рассматриваемой диаграммы следует, что при сварке деталей, сопротивление которых близко к Zq, колебания в величине этого сопротивления почти не оказывают влияния на мощность Рсв, и создаются условия для получения сварных соединений стабильного качества. При точечной и роликовой сварке сопротивление свариваемых деталей обычно существенно ниже сопротивления машины (в особенности при сварке деталей из цветных металлов и сплавов). При сварке ч  [c.215]

Сварка деталей малых размеров из цветных металлов и сплавов с высокой электротеплопроводностью и узкой зоной свариваемости представляет определен-  [c.3]

Сварка и свариваемые материалы В 3-х т. Т. I. Свариваемость материалов. Справ. нзд./Под ред. Э. Л, М а ка р о в а М. Металлургия, 1991, с. 528. Справочное нэданне состоит из трех томов. Первый том включает общие положения по свариваемости материалов, а также конкретные данные о составе углеродистых сталей и особенностях нх сварки, низко- и высоколегированных сталей, стального и чугунного лнтья цветных металлов и сплавов, неметаллических материалов. Приведены сведения о выборе вспо.могательных материалов (флюсов, защитных газов, электродов) и режимов сварки. Второй и третий тома выйдут в свет в 1992 и 1993 гг.  [c.4]

Илюшенко В. М. Свариваемость технических марок меди./Прогрессивиые методы сварки и наплавки тяжелых цветных металлов и сплавов— Киев. ИЭС, 1982. С. 5—12.  [c.519]

Какова свариваемость низкоуглеродистых, высокоуглеродистых и высо колегированных сталей, а также цветных металлов и сплавов  [c.120]

Электрические параметры процесса сварки определяют в зависимости от материала свариваемых деталей и площади сечений стыкуемых поверхностей. Напряжение холостого хода составляет 1,5—3 В. При этом большие значения принимают для больших сечений — 500—1000 мм . Плотность тока принимается для низкоуглеродистых сталей в пределах 20—60 А/мм-, для цветных металлов и сплавов — 60—150 А1мм-. Удельная мощность при сварке сталей сплошного сечения составляет 0,12—0,15 кВ-А/мм Для меди удельная мощность достигает 0,5—1,6 кВ-А/мм для алюминия — 0,2—0,6 кВ А/мм .  [c.260]

Свариваемость металлов и сплавов при точечной сварке характеризует способность материала образовывать сварные точки стабильной прочности, без трещин и значительной пористости в ядре, без повреждения поверхности свариваемых деталей и без существенного снижения своих основных свойств Втабл. 112и113 приведены характеристики свариваемости сталей и цветных металлов по данным Американской ассоциации производителей контактно-сварочного оборудования (RWMA)  [c.366]

При сварке углеродистой стали флюсы не приме-НЯ19ТСЯ, так как правильно отрегулированное сварочное пламя удовлетворительно защищает свариваемый металл от окисления. Но флюс необходим при сварке чугуна, специальных сталей, цветных металлов и их сплавов.  [c.23]

Для углеродистых сталей, меди и алюминия А равно 100, 150 и 75 л/(ч-м) соответственно. Присадочную проволоку для газовой сварки выбирают по ГОСТ 2246—70 в зависимости от состава свариваемого металла. Существенным отличием газовой сварки от дуговой является более плавный нагрев. Газовую сварку целесообразно применять для соединения сталей (толщиной от 0,2 до 5 мм), цветных металлов, легкоплавких сплавов, для подварки дефектов чугунного литья, для пайки и напла-  [c.383]

Вольфрамовые сплавы по сравнению с титано-вольфралювыми обладают меньшей температурой слнпаемости (свариваемости) со сталью, поэтому их преимущественно применяют для обработки чугуна, цветных металлов и немет.аллических материалов.  [c.46]

При нрименении для сварных конструкций легированных и высоколегированных сталей, цветных и туглоплавких металлов и сплавов выполняют испытания на свариваемость. Последние в дополнение к механическим испытаниям включают металлографический анализ структуры швов и зон термического влияния, замер твердости по сечению сварного соединения и испытания на стойкость против образования трещин.  [c.366]

---

Руководство по типам металлов и сплавов: свойства и использование

Таблица механических свойств обычных типов металлов. Значения зависят от термической обработки, механического состояния или массы металла.

Прочность — это способность металла избегать повреждения конструкции за счет устойчивости к внешним напряжениям или нагрузкам. Удельное напряжение, измеряемое в фунтах на квадратный дюйм, является пределом прочности. При испытании на растяжение материал не может разорваться при медленном приложении большой нагрузки.

Самое сильное известное вещество — вольфрам-молибден. Следующими по прочности идут технически чистые металлы, никель и титан.
Чистое железо — более слабый материал. Однако железо, легированное углеродом (также известное как сталь), прочнее всех металлов, кроме вольфрама.

1. 1. Предел прочности :

      Что такое предел прочности на разрыв или предел прочности?

      Прочность на растяжение определяется как максимальная нагрузка при растяжении, которую материал может выдержать до разрушения, или способность материала сопротивляться растяжению под действием противоположных сил.Также известный как предел прочности, это максимальная прочность, развиваемая в металле при испытании на растяжение.

      Предел прочности металла при растяжении — это количество фунтов силы, необходимое для разрыва стержня из материала шириной 1,0 дюйм и толщиной 1,0 дюйма

      Как определяется предел прочности металла при растяжении?

      Поведение металла при действительной растягивающей нагрузке называется испытанием на растяжение. Это испытание позволяет определить предел упругости, уменьшение площади, предел текучести, предел текучести и удлинение металла.Значение присваивается прочности металла (предел прочности на разрыв), выраженное в килопаскалах (кПа) или фунтах на квадратный дюйм (psi). Выражаясь по-другому; Прочность на разрыв — это сила в фунтах, необходимая для того, чтобы взять и разорвать брусок материала шириной 24,5 мм (1 дюйм) и толщиной 25,4 мм (1,0 дюйм)

   2. Прочность на сдвиг :

      Что означает прочность на сдвиг?

      Способность металла сопротивляться разрушению противоположными силами, действующими не по прямой линии, или сопротивляться разрушению противоположными силами, действующими по прямой линии, но не в той же плоскости, является прочностью на сдвиг.

      Прочность на сдвиг — это способность металла противостоять разрушению противодействующими силами, действующими не по прямой линии, или способность материала противостоять разрушению противодействующими силами, действующими по прямой линии, но не в одной плоскости

   3. Усталостная прочность :

      Что такое определение усталостной прочности металла?

      Во время большого количества переворотов максимальная нагрузка, которую материал может выдержать без разрушения, — это усталостная прочность.

      У вращающегося вала, поддерживающего груз, действуют сжимающие силы в нижней части вала и растягивающие силы в верхней части вала. При вращении вала происходит повторяющееся циклическое изменение прочности на сжатие и растяжение. Конструкция таких конструкций, как крылья самолета, которые подвергаются быстро меняющимся нагрузкам, требует значений усталостной прочности. На усталостную прочность влияют состояние поверхности, микроструктура, холодная обработка и коррозионная среда.

      При частом повторении напряжения некоторые металлы выйдут из строя или разорвутся, даже если достаточное напряжение может не привести к остаточной деформации при непрерывном воздействии в течение относительно короткого времени.Повторение напряжения может происходить в таких местах, как хвостовик перфоратора. Чередование стрессов может привести к отказу быстрее, чем повторение стресса. Под вариациями напряжения понимается попеременное сжатие и растяжение любого материала. Определение усталости — это разрушение сплавов и металлов, которые подвергаются переменным или повторяющимся напряжениям, слишком малым для создания остаточной деформации при статическом воздействии.

   4. Прочность на сжатие :

      Что означает прочность на сжатие?

      Максимальная нагрузка при сжатии, которую материал может выдержать заданную величину деформации, или способность материала выдерживать давления, действующие в заданной плоскости, является прочностью на сжатие.

      Прочность на сжатие как чугуна, так и бетона превышает их предел прочности на разрыв. Для большинства материалов верно обратное.

Способность выдерживать давления в заданной плоскости или максимальную нагрузку при сжатии, которую материал будет выдерживать до того, как заданная величина деформации станет прочностью на сжатие.

Эластичность

Что такое эластичность металла?

Способность металла возвращаться к своему первоначальному размеру, форме и размерам после того, как он потерял форму, растянулся или деформировался, является эластичностью.Точка, в которой начинается необратимое повреждение, — это предел упругости. Точка, когда определенное повреждение происходит при небольшом увеличении нагрузки или без нее, является пределом текучести. Количество фунтов на квадратный дюйм (килопаскали), необходимое для деформации или повреждения до предела текучести, называется пределом текучести.

Что такое модуль упругости?

Отношение внутреннего напряжения к производимой деформации — это модуль упругости. Он выражает жесткость материала.Для стали и большинства металлов это свойство является постоянным, и на него очень мало влияет термическая обработка, горячая или холодная обработка или фактический предел прочности металла.

Что такое закон Гука?

Согласно закону Гука: «Степень, в которой упругое тело изгибается или растягивается, принимая форму, прямо пропорциональна силе (напряжению), действующей на него». Но этот закон применяется только в определенном диапазоне.

Пластичность

Какое определение пластичности металла?

Свойство, которое позволяет металлу растягиваться без разрыва или изменяться, при этом не разрушаясь, называется пластичностью металла.Это способность материала, такого как медь, постоянно растягиваться или вытягиваться без разрушения. Испытание на растяжение может определить пластичность металла путем измерения процента удлинения. Недостаток пластичности — это когда вы не видите необратимых повреждений до того, как металл сломается или потрескается (например, в чугуне).

В частности, способность вытягиваться от большего диаметра к меньшему диаметру проволоки — это пластичность. Эта операция подразумевает как удлинение, так и уменьшение площади.

Пластичность — это способность металла такого типа, как медь, вытягиваться или растягиваться под нагрузкой растяжения и постоянно деформироваться без разрушения или разрыва.

Пластичность

Что такое пластичность металла?

Пластичность — это способность металла, такого как свинец, серебро или золото, сильно деформироваться без разрушения. Пластичность подобна пластичности.

Пластичность вместе с прочностью считается двумя наиболее важными свойствами, которыми может обладать металл.

Ковкость

Ковкость — это способность материала постоянно деформироваться при сжатии без разрушения или разрыва. Именно это свойство позволяет прокатывать и штамповать металлы в тонкие листы.

Ковкость — это свойство металла, когда он может быть деформирован или сжат в прокатные листы

Большинство металлов обладают повышенной ковкостью и пластичностью при более высоких температурах. Например, железо и никель очень пластичны при нагревании до ярко-красного цвета.

Различные металлы не обладают одинаковыми двумя свойствами ковкости и пластичности в одинаковой степени. Олово, серебро, свинец и золото обладают высокой пластичностью. Золото обладает исключительной пластичностью, и его можно свернуть в листы, достаточно тонкие, чтобы пропускать свет. Олово и свинец относительно пластичны, но не имеют прочности на разрыв, необходимой для получения тонкой проволоки.

Уменьшение площади

Это показатель пластичности. Он берется из испытания на растяжение после разрушения путем записи исходной площади поперечного сечения образца в площадь поперечного сечения.

Хрупкость

Свойство, противоположное пластичности или пластичности, — хрупкость. Он может лопнуть при небольшой деформации. Твердые металлы часто бывают хрупкими. Термины не должны быть синонимами или путать. Хрупкий металл — это металл, который не может быть заметно деформирован навсегда, или металл, не обладающий пластичностью.

Хрупкость металла, продемонстрированная неисправностью

Внезапный отказ называют «хрупкостью». Это происходит, когда металл ломается без предупреждения или без постоянно видимой деформации.Когда металл достигает предела упругости, он не имеет большого сопротивления разрыву.

Прочность

Прочность — это сочетание средней пластичности и высокой прочности. Это способность материала или металла противостоять разрушению, а также способность противостоять разрушению после того, как повреждение началось. Закаленный металл, такой как холодное долото, может выдерживать значительные нагрузки, внезапные, медленные или приложенные, и который деформируется до выхода из строя. Прочность — это способность материала противостоять началу постоянной деформации плюс способность противостоять ударам или поглощать энергию.

Способность материала поглощать энергию, включая энергию как пластической деформации, так и упругости, при постепенно прикладываемой нагрузке, называется ударной вязкостью. Вообще говоря, вязкость относится как к пластичности, так и к прочности. Таким образом, низкопрочное легко деформируемое вещество оказывается вязким. Материал высокой прочности, но с небольшой пластичностью, такой как закаленная инструментальная сталь, также не является прочным. Настоящий прочный металл — это такой металл, который быстро распределяет внутри себя как результирующую деформацию, так и напряжение, вызванное быстро приложенной нагрузкой.

Обрабатываемость и свариваемость

Свойство обрабатываемости и свариваемости — это легкость или сложность, с которыми типы металлов поддаются механической обработке или сварке.

Сопротивление

Определение сопротивления истиранию

Сопротивление трению — это сопротивление истиранию.

Накладная износостойкая пластина из карбида хрома для обеспечения устойчивости к истиранию

Определение коррозионной стойкости и усталости

Устойчивость к атмосферному износу или разъеданию, влаге или другим агентам, таким как кислота, является коррозионной стойкостью.

Коррозионно-стойкие алюминиевые панели

Типом усталостного разрушения является коррозионная усталость, при которой предел выносливости снижается из-за коррозии с образованием ямок, которые действуют как центры развития усталостных трещин. Кроме того, когда усталостные напряжения разрушают любую металлическую защитную пленку, коррозия создает полости, которые распространяются через трещины в пленке, действуя как стрессоры.

Если изношенная металлическая деталь подвергается воздействию коррозионных агентов, таких как масло, которое не было очищено от кислоты или влажной атмосферы, напряжение, необходимое для разрушения, снижается.Удельное напряжение прочной термически обработанной легированной стали, подверженной коррозионной усталости, будет не более, чем относительно слабой конструкционной стали. Важно защитить поверхности материалов, подверженные усталости, от коррозии путем гальванизации и гальваники.

Ударопрочность

Стойкость металла к ударам оценивается по ударной вязкости. Металл может обладать удовлетворительной пластичностью при статических нагрузках, но может разрушиться при динамических нагрузках или ударах. Ударная вязкость металла определяется путем измерения энергии, поглощенной в трещине.

Твердость

Что такое твердость металла?

Способность металла сопротивляться проникновению и износу другим металлом или материалом называется твердостью. Чтобы выдержать тяжелые удары, требуется сочетание прочности и твердости. Твердость металла ограничивает легкость его обработки, поскольку твердость увеличивается с уменьшением ударной вязкости.

Термическая обработка позволяет упрочнить сталь. Причина термической обработки стали состоит в том, чтобы сделать сталь более подходящей, структурно и физически, для каждого конкретного применения.

В таблице ниже показана твердость различных металлов.

Твердость — это способность металла сопротивляться износу и проникновению другим металлом или материалом. Чтобы выдержать тяжелые удары, требуется сочетание твердости и прочности.

Продолжение таблицы преобразования твердости металла

Типы металлов: испытания на твердость

• Испытание на твердость по Бринеллю : шар из закаленной стали медленно прижимается известной силой к испытываемой металлической поверхности.Измеряется диаметр вмятины на поверхности. С помощью стандартных таблиц определяется число твердости по Бринеллю (bhn).
• Испытание на твердость по Роквеллу: В этом испытании измеряется любое отклонение между глубиной, на которую контрольная точка вдавливается в металл легкой нагрузкой, и глубиной, на которую она вдавливается тяжелой нагрузкой. Сначала применяется легкая нагрузка. Затем, удерживая деталь в неподвижном состоянии, прикладывается большая нагрузка. Циферблат показывает номер твердости. Буквенные обозначения, такие как B и C по шкале Роквелла, указывают количество тяжелой нагрузки и тип используемого пенетратора.
• Тест на твердость склероскопом: Твердость измеряется с помощью молотка с алмазным наконечником, который падает под собственным весом с фиксированной высоты и отскакивает от поверхности. Шкала измеряет отскок от гладкой поверхности.

Механические свойства металлов
(в порядке собственности)

Как определять металлы

Когда вы выбираете типы металлов для использования в производстве, для выполнения механического ремонта или даже для определения того, поддается ли металл сварке, вы должны быть в состоянии определить его основной тип.Некоторые методы полевой идентификации металла можно использовать для идентификации металлического предмета. Некоторые распространенные методы:

• внешний вид поверхности
• искровое испытание
• чип тест
• магнитный тест
• испытание на твердость

Бесплатные брошюры по типам металлов

Типы металла: характеристики, плюсы и минусы каждого типа, общее использование

Механические свойства металлов: таблица ранжирования металлов на основе механических свойств

Список литературы

Структура металлов
Иллинойсский университет

Металлы и сплавы
Химические реакции, механизмы, органическая спектроскопия

.

Сварка, металлургия и свариваемость сплавов на никелевой основе

Предисловие xiii

1. Введение 1

1.1 Классификация сплавов на основе никеля 2

1.1.1 Коммерчески чистые никелевые сплавы 2

1.1.2 Сплавы, упрочненные твердым раствором 3

1.1.3 Сплавы, упрочненные осаждением 4

1.1.4 Другие специальные сплавы 5

1.2 История никеля и сплавов на основе никеля 5

1.3 Коррозионная стойкость 11

1.4 Производство никелевых сплавов 12

Ссылки 14

2. Легирующие добавки, фазовые диаграммы и фазовая стабильность 15

2.1 Введение 15

2.2 Общее влияние легирующих добавок 16

2.3 для твердых растворов 20

2.3.1 Система Ni-Cu 20

2.3.2 Система Ni-Cr 21

2.3.3 Система Ni-Mo 22

2.3.4 Система Ni-Fe-Cr 22

2.3.5 Система Ni-Cr-Mo 24

2.4 Фазовые диаграммы для дисперсионно-упрочненных сплавов — „′ƒnFormers 26

2.5 Фазовые диаграммы для дисперсионно-упрочненных сплавов -„ ″ ƒnFormers 30

2.6 Расчетные диаграммы фазовой стабильности 33

2.7 Расчеты фазовой стабильности PHACOMP 40

Ссылки 43

3. Сплавы на основе никеля, упрочненные твердым раствором 47

3.1 Стандартные сплавы и расходные материалы 47

3.2 Физические металлургические и механические свойства 51

3.3 Сварка Металлургия 57

3.3.1 Развитие микроструктуры в зоне плавления 57

3.3.2 Зона термического влияния 81

3.3.3 Термическая обработка после сварки 82

3.4 Механические свойства сварных деталей 91

3.4.1 Воздействие водорода 91

3.4.2 Термическая обработка после сварки 93

3.5 Свариваемость 100

3.5.1 Зона плавления Растрескивание при затвердевании 100

3.5.2 Выщелачивание трещин в зоне термического влияния 118

3.5.3 Предотвращение образования трещин при затвердевании и расплавлении 123

3.5.4 Пластичное образование трещин при погружении 128

3.6 Коррозионная стойкость 143

3.7 Примеры из практики 149

3.7.1 Точечная коррозия в сварных швах MONEL® 149

Ссылки 150

4. Осадочно-упрочненные сплавы на основе никеля 157

4.1 Стандартные сплавы и расходные материалы 158

4.2 Металлургия и механические свойства 161

4.3 Металлургия сварки 173

4.3.1 Развитие микроструктуры в зоне плавления 173

4.3.2 Зона термического влияния 201

4.3.3 Термическая обработка после сварки 204

4.4 Механические свойства сварных конструкций 206

4.5 Свариваемость 207

4.5.1 Растрескивание при затвердевании 208

4.5.2 Термическая обработка трещин в зоне термического влияния 223

4.5.3 Растрескивание под деформацией и возрастом 235

Ссылки 248

5. Сплавы, упрочненные оксидной дисперсией, и алюминиды никеля 255

5.1 Сплавы, упрочненные оксидной дисперсией 255

5.1.1 Физико-механическая металлургия 255

5.1.2 Металлургия сварки 259

5.1.3 Краткое описание свариваемости сплавов ODS 268

5.2 Никель-алюминидные сплавы 268

5.2.1 Физико-механическая металлургия 268

5.2.2 Свариваемость никель-алюминидов 272

5.2.3 Обзор свариваемости алюминидных сплавов никеля 276

Ссылки 278

6. Ремонтная сварка сплавов на основе никеля 281

6.1 Сплавы, упрочненные твердым раствором 281

6.2 Сплавы, упрочненные осаждением 283

6.2.1 Сплав 718 284

6.2.2 Waspaloy 295

6.3 Монокристаллические суперсплавы 298

6.3.1 Контроль ремонта монокристаллических сварных швов 302

6.3.2 Растрескивание при затвердевании 314

6.3.3 Оптимизация параметров обработки 317

Ссылки 324

7. Разнородная сварка 327

7.1 Применение разнородных сварных швов 327

7.2 Влияние параметров процесса на состав зоны плавления 328

7.3 Углеродистые, низколегированные и нержавеющие стали 331

7.3.1 Определение состава металла сварного шва 332

7.3.2 Граничная переходная область плавления 334

7.3.3 Свариваемость 342

7.4 Постсварочная термообработка Трещины в нержавеющих сталях, сваренных с присадочными металлами на основе никеля 347

7.5 Супер аустенитные нержавеющие стали 349

7.6 Разнородные сварные швы в сплавах на основе никеля — влияние на коррозионную стойкость 357

7.7 9% никелевых сталей 357

7.7.1 Металлургия 9% никелевых сталей 357

7.7.2 Горячее растрескивание отложений на основе никеля 361

7.8 Супердуплексные нержавеющие стали 363

7.9 Практические примеры 364

7.9. 1 Послесварочная термообработка Растрескивание толстых сварных швов в сплаве 800H, сделанном с присадочным металлом
ENiCrFe-2 364

7.9.2 Сплав 925, сваренный с ERNiCrMo-15 (INCO-WELD 725NDUR), для изготовления масляных патрубков с вакуумной изоляцией 367

7 .9.3 Коррозионно-усталостные наплавки из сплава 625 369

7.9.4 Наложение «безопасных концов» сварных швов с использованием присадочных металлов с высоким содержанием хрома и никеля 373

Ссылки 376

8. Испытания на свариваемость 379

8.1 Введение 379

8.1.1 Подходы к испытаниям на свариваемость 380

8.1.2 Типы методов испытаний на свариваемость 380

8.2 Испытание Varestraint 381

8.2.1 Методика количественной оценки трещин при затвердевании сварных швов 383

8.2.2 Методика количественной оценки трещинообразования в зоне термического влияния термической стойкости 386

8.3 Испытание на разрыв модифицированного литого штифта 388

8.4 Испытание Sigmajig 392

8.5 Испытание на пластичность в горячем состоянии 394

8.6 Испытание от деформации до разрушения 399

8.7 401 Прочие испытания на свариваемость

Ссылки 402

Приложение A Состав деформируемых и литых сплавов на основе никеля 403

Приложение B Состав расходных материалов для никеля и никелевых сплавов 409

Приложение C Методы коррозионных приемочных испытаний 415

Приложение D Методы травления сплавов на основе никеля и сварных швов 419

Именной указатель 423

Предметный указатель 431

.