Зона термического влияния сварного соединения. Определение. Структура

Зона термического влияния (околошовная зона) – участок металла, испытывающий воздействие высоких температур сварочной дуги.

В зависимости от температуры нагрева, структурных и физико-механических изменений в зоне термического влияния различают следующие участки:1 – неполного расплавления; 2 – перегрева; 3 – нормализации; 4 – неполной перекристаллизации; 5 – рекристаллизации; 6 – синеломкости.

1)Наплавленный металл в термическом цикле находится в температурном режиме свыше 1500°С.

И имеет структуру металла столбчатой формы с пониженными механическими свойствами.

Наплавленный металл-это основной шов в сварном соединение.

2)Участок неполного расплавления происходит в температурном режиме от свыше 1400°С. Свыше 1500°С имеющий структуру металла крупно-зернистую с повышенной хрупкостью.

Этот участок является переходным от наплавленного металла к основному, и в сварном соединение является линией сплавления, самое слабое звено сварного шва.

3)Участок пергрева находится в границах нагрева металла от 1100°С до свыше 1400°С, где происходит рост зерна что снижает механические свойства сталей. На участке перегрева часто происходит разрушения в виде трещин.

4)Участок нормализации происходит на границах нагрева от свыше 800°С до 1100°С здесь происходит полная перекристаллизация (изменение кристаллической решетки). Металл этой зоны имеет мелкозернистую структуру и хорошие механические свойства . Обладает высокой прочностью, пластичностью, даже большей чем основной металл.

5)Участок неполной перекристализации включает в себя металл, образующийся при нагреве свыше 700°С до 900°С. Этот участка состоит из крупных зерен, не прошедших перекристаллизацию, и скопление мелких зерен, прошедших перекристаллизацию. Механические свойства металла участка в связи со смешанной структурой невысокие. В сварном шве он является промежуточным положением между сварным швом и основным металлом.

6)Участок рекристаллизации образуется при нагреве от температуры свыше 500°С до свыше 700°С. На участке происходит восстановление формы и размера зерен.

7)Участок синеломкости включает в себя металл, образующийся при температуре от 200°С до свыше 500°С. Участок, по структуре металла не отличается от основного металла, однако имеет несколько пониженные пластичность и вязкость, и большую склонность к образованию трещин.

Ширина околошовной зоны зависит от толщины металла, вида и режима сварки. При ручной дуговой сварке она составляет обычно 5-6 мм, при автоматической сварке под слоем флюса ЗТВ составляет 2,5 мм и т.д.

Характерные зоны сварных соединений

Характерные зоны сварных соединений

Сварные соединения, выполненные сваркой плавлением, можно разделить на несколько зон, отличающихся макро- и микро- структурой, химическим составом, механическими свойствами и другими признаками; сварной шов, зону сплавления, зону термического влияния и основной металл (рис. 1). Характерные признаки зон связаны с фазовыми и структурными превращениями, которые претерпевают при сварке металл в каждой зоне.

Сварной шов характеризуется литой макроструктурой металла. Ему присуща первичная микроструктура кристаллизации, тип которой зависит от состава шва и условий фазового перехода из жидкого состояния в твердое.

Рис 1 Характерные зоны сварных соединений 1 – шов, 2 – зона термического влияния, 3 – основной металл, 4 – околошовный участок зоны термического влияния, 5– зона сплавления, Т_л, Т_си Т_п – температуры ликвидуса солидуса и начала фазовых и структурных превращений

 

Зона термического влияния

(3TB) – участок основного металла, примыкающий к сварному шву, в пределах которого вследствие теплового воздействия сварочного источника нагрева протекают фазовые и структурные превращения в твердом металле. В результате этого ЗТВ имеет отличные от основного металла величину зерна и вторичную микроструктуру. Часто выделяют околошовный участок ЗТВ или околошовную зону (ОШЗ). Она располагается непосредственно у сварного шва и включает несколько рядов крупных зерен. Металл шва, имеющий литую макроструктуру, и ЗТВ в основном металле, имеющая макроструктуру проката или рекристаллизованную макроструктуру литой или кованой заготовки, разделяются друг от друга поверхностью сплавления. На поверхности шлифов, вырезанных из сварного соединения и подвергнутых травлению реактивами, она при небольших увеличениях наблюдается как линия или граница сплавления.

Зона сплавления (

ЗС) – это зона сварного соединения, где происходит сплавление наплавленного и основного металла. В нее входит узкий участок шва, расположенный у линии сплавления, а также оплавленный участок ОШЗ. Первый участок образуется вследствие недостаточно эффективного переноса, расплавленного основного металла в центральные части сварочной ванны. Здесь имеет место перемешивание наплавленного и основного металлов в соизмеримых долях. На оплавленном участке ОШЗ возможно появление между оплавленными зернами жидких прослоек, имеющих аналогичный состав. В случае применения разнородных наплавленного и основного металлов (например, аустенитного и перлитного) ЗС отчетливо наблюдается в виде переходной прослойки. Она имеет часто существенно отличающиеся от металла шва и ЗТВ химический состав, вторичную микроструктуру и свойства. Распределение элементов по ширине ЗС имеет сложный характер, который определяется процессами перемешивания направленного и основного металла, диффузионного перераспределения элементов между твердой и жидкой фазами и в твердой фазе на этапе охлаждения.

Основной металл располагается за пределами ЗТВ и не претерпевает изменений при сварке. Может влиять на превращения в ЗТВ в зависимости от eгo макро- и микроструктуры, определяемых способом первичной обработки металла (прокат, литье, ковка, деформирование в холодном состоянии) и последующей термообработкой (отжиг, нормализация, закалка с отпуском, закалка со старением и т. п.).

Характерные зоны сварных соединений

Сварные соединения, выполненные сваркой плавлением, можно разделить на несколько зон, отличающихся макро- и микроструктурой, химическим составом, механическими свойствами и другими признаками: сварной шов, зону сплавления, зону термического влияния и основной металл (рис. 1). Характерные признаки зон связаны с фазовыми и структурными превращениями, которые претерпевают при сварке металл в каждой зоне.

Рис. 1. Характерные зоны сварных соединений
1 — шов, 2 — зона термического влияния, 3 — основной металл, 4 — околошовный участок зоны термического влияния, 5 — зона сплавления, T_л, T_c и T_п — темпе

Сварной шов характеризуется литой макроструктурой металла. Ему присуща первичная микроструктура кристаллизации, тип которой зависит от состава шва и условий фазового перехода из жидкого состояния в твердое.

Зона термического влияния (ЗТВ) — участок основного металла, примыкающий к сварному шву, в пределах которого вследствие теплового воздействия сварочного источника нагрева протекают фазовые и структурные превращения в твердом металле. В результате этого ЗТВ имеет отличные от основного металла величину зерна и вторичную микроструктуру. Часто выделяют околошовный участок ЗТВ или околошовную зону (ОШЗ). Она располагается непосредственно у сварного шва и включает несколько рядов крупных зерен. Металл шва, имеющий литую макроструктуру, и ЗТВ в основном металле, имеющая макроструктуру проката или рекристаллизованную макроструктуру литой или кованой заготовки, разделяются друг от друга поверхностью сплавления. На поверхности шлифов, вырезанных из сварного соединения и подвергнутых травлению реактивами, она при небольших увеличениях наблюдается как линия или граница сплавления.

Зона сплавления (ЗС) — это зона сварного соединения, где происходит сплавление наплавленного и основного металла. В нее входит узкий участок шва, расположенный у линии сплавления, а также оплавленный участок ОШЗ. Первый участок образуется вследствие недостаточно эффективного переноса, расплавленного основного металла в центральные части сварочной ванны. Здесь имеет место перемешивание наплавленного и основного металлов в соизмеримых долях. На оплавленном участке ОШЗ возможно появление между оплавленными зернами жидких прослоек, имеющих аналогичный состав. В случае применения разнородных наплавленного и основного металлов (например, аустенитного и перлитного) ЗС отчетливо наблюдается в виде переходной прослойки. Она имеет часто существенно отличающиеся от металла шва и ЗТВ химический состав, вторичную микроструктуру и свойства. Распределение элементов по ширине ЗС имеет сложный характер, который определяется процессами перемешивания направленного и основного металла, диффузионного перераспределения элементов между твердой и жидкой фазами и в твердой фазе на этапе охлаждения.

Основной металл располагается, за пределами ЗТВ и не претерпевает изменений при сварке. Может влиять на превращения в ЗТВ в зависимости от его макро- и микроструктуры, определяемых способом первичной обработки металла (прокат, литье, ковка, деформирование в холодном состоянии) и последующей термообработкой (отжиг, нормализация, закалка с отпуском, закалка со старением и т. п.).

Зона — термическое влияние — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Зона — термическое влияние

Cтраница 1

Зона термического влияния ( ЗТВ) — участок основного металла, примыкающий к сварному шву, в пределах которого вследствие теплового воздействия сварочного источника нагрева протекают фазовые и структурные превращения. Это часто приводит к тому, что ЗТВ имеет отличные от основного металла вторичную микроструктуру и величину зерна. Она располагается непосредственно у сварного шва и состоит из нескольких рядов крупных зерен, в том числе оплавленных.  [2]

Зона термического влияния при однослойной однопроходной сварке стали состоит из трех участков, называемых ( в порядке расположения от шва) участком полной перекристаллизации, частичной и рекристаллизации, или старения. Участок полной перикристаллизации состоит из трех зон. Зона, примыкающая непосредственно к шву, называется зоной сплавления. Металл в этой зоне нагревается выше температуры солидуса, но ниже температуры ликвидуса и находится в твердо-жидком состоянии. С зоной сплавления граничит зона перегрева с температурой 1100 — 1300 С и весьма крупным зерном металла. Зону сплавления и зону крупного зерна в совокупности называют околошовной зоной. На участке перекристаллизации металл нагревается от 500 С до температуры несколько ниже Ас. В этой зоне наблюдается разупрочнение металла, свариваемого в на-гартованном состоянии, в состоянии после термического упрочнения и у сталей контролируемой прокатки.  [3]

Зона термического влияния вдоль кромки реза имеет полосу шириной около 50 мкм из низкоуглеродистого мартенсита. Затем следует полоса с переходной структурой, которая представляет собой переход от низкоуглеродистого мартенсита через бейнит и чрезвычайно тонкий феррит-перлит в нормальную феррит-перлитную структуру основного металла. Микротвердость от кромки реза с 350 — 400 Й2о сначала повышается до максимальной 450 Шо на глубине до 0 1 мм, а затем с увеличением расстояния от кромки снижается до твердости основного металла. Высокоуглеродистый мартенсит белого цвета с твердостью 800 — 900 Шо, который появляется после газовой резки, нигде не замечен.  [4]

Зона термического влияния — участок сварного соединения, непосредственно примыкающий к шву по границе сплавления и не подвергшийся расплавлению, структура и свойства которого изменились в результате нагрева при сварке.  [5]

Зона термического влияния не подвергается отбелу, ак это имеет место при другил способах сварки.  [6]

Зона термического влияния не подвергается отбелу, как это имеет место при других способах сварки.  [7]

Зона термического влияния не однородна по структуре.  [8]

Зона термического влияния — это околошовный участок основного металла, нагретый в процессе сварки от 100 С до температуры плавления. Обычно слабым местом в сварном соединении являются шов и зона термического влияния.  [10]

Зона термического влияния 3 1В характеризуется неравномерным распределением максимальных температур нагрева; в этой зоне можно различать участки: старения 200 — 300 С; отпуска 250 — 650 С; неполной перекристаллизации примерно 700 — 870 С; нормализации 840 — 1000 С; перегрева 1000 — 1250 С и околошовный участок — несколько рядов черен, непосредственно примыкающих к линии сплавления-о

Структурные превращения в зоне термического влияния и металле шва при газовой сварке.

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 8Следующая ⇒

Сварное соединение можно разделить на три основ­ные зоны, имеющие различную микроструктуру: зону основного металла, зону термического влияния и зону наплавленного металла сварного шва. При газовой свар­ке, вследствие более медленного нагрева, зона термиче­ского влияния (околошовная зона) больше, чем при ду­говой. Зона термического влияния имеет несколько структурных участков, вызванных температурой нагрева в пределах 450—1500°С и отличающихся между собой формой и строением зерна

Теплота, выделяемая сварочным источником нагрева, распространяется на прилегающие ко шву участки основного металла. При нагреве и последующем остывании в этих участках изменяются структура и свойства металла. Участок основного металла, подвергающийся в процессе сварки нагреву до температуры, при которой происходят видимые или невидимые структурные изменения, называют зоной термического влияния (околошовной зоной). Наряду с тепловым воздействием основной металл околошовной зоны, как правило, претерпевает и пластическую деформацию.

Рисунок 8. Схема строения зоны термического влияния.

Температура нагрева различных участков зоны термического влияния находится в пределах от точки плавления металла (у шва) до начальной температуры основного металла. Строение и размеры зоны термического влияния зависят от химического состава и теплофизических характеристик свариваемого материала, а также от термического цикла сварки.

На рисунке 8 приведена схема строения зоны термического влияния при сварке однослойного стыкового шва на конструкционных сталях.

Первый участок зоны примыкает непосредственно к металлу шва. Основной металл на этом участке находится в твердожидком состоянии. Здесь и происходит собственно сварка, т. е. формирование кристаллитов шва на частично оплавленных зернах основного металла. Участок имеет небольшую ширину. По своему составу и структуре он отличается от соседнего участка основного металла. За время контакта жидкой и твердой фаз в нем протекают диффузионные процессы, и развивается химическая неоднородность.

Совокупность первого участка околошовной зоны и пограничного участка металла шва именуют зоной сплавления или переходной зоной. Свойства переходной зоны оказывают подчас решающее влияние на работоспособность сварной конструкции. На этом участке часто образуются трещины, ножевая коррозия, усталостные разрушения при вибрационной нагрузке, хрупкие разрушения и т. п. Поэтому дальнейшее изучение свойств переходной зоны представляет первостепенный интерес. Ширина переходной зоны зависит от природы источника нагрева, теплофизических свойств, состава и толщины (до определенных пределов) основного металла, режима сварки и других факторов.

Второй участок околошовной зоны, получивший название участка перегрева (участка крупного зерна), включает металл сильно нагретого (от 1100 до 1500°С) металла с крупнозернис­тым строением и пониженными механическими свойства­ми. Металл в этой зоне имеет структуру крупных пер­литных зерен с ферритной сеткой. В сталях с большим содержанием углерода на участке перегрева возможно образование закалочных структур. Характер вторичной структуры металла на этом участке зависит от его состава и термического цикла сварки. Например, при электрошлаковой сварке низкоуглеродистой стали образуется крупнозернистая видманштеттова структура. Обычно, особенно в тех случаях, когда перегрев сочетается с последующей закалкой, металл на втором участке околошовной зоны обладает худшими свойствами (меньшая пластичность, меньшая стойкость против перехода в хрупкое состояние), чем основной металл вне зоны термического влияния. Задача выбора рациональной технологии сварки сводится в первую очередь к обеспечению наименьшего ухудшения свойств металла на этом участке.

Третий участок околошовной зоны получил название участка перекристаллизации (нормализации). Это область основ­ного металла, нагретого в пределах от 930 до 1100°С. Металл при этих температурах находится сравнительно недолго и в процессе охлаждения при последующей пе­рекристаллизации приобретает мелкозернистую струк­туру с наиболее высокими механическими свойствами

Четвертый участок околошовной зоны, получивший название участка неполной перекристаллизации, включает металл, нагретый в пределах 720—930°С. Этот участок характеризуется неполной пе­рекристаллизацией, при которой вокруг крупных зерен феррита, не прошедших перекристаллизацию, распола­гаются мелкие зерна феррита и перлита, образовавшие­ся в результате перекристаллизации. Металл на этом участке подвергается только частичной перекристаллизации. Поэтому здесь наряду с зернами основного металла, не изменившимися в процессе сварки, присутствуют зерна, образовавшиеся при перекристаллизации. Изменения структуры металла на этом участке значительно меньше влияют на качество сварного соединения углеродистых конструкционных сталей, чем изменения, происходящие в первых трех участках.

На пятом участке околошовной зоны, именуемом участком старения при рекристаллизации, металл нагревается от температуры примерно 500° С до температуры несколько ниже температуры 720° С. Здесь происходит сращивание раздробленных при нагартовке (ковке, прокатке) зерен основного металла и некоторое разупрочнение его по сравнению с исходным состоянием. Снижение прочности наблюдается также при сварке основного металла, подвергшегося упрочняющей термообработке. На этом же участке околошовной зоны при сварке углеродистых конструкционных сталей с содержанием до 0,3% С при некоторых условиях наблюдается снижение пластичности и ударной вязкости и повышение прочности металла. Можно предположить, что это обусловливается старением после закалки и дисперсионным твердением.

Старение после закалки является результатом фиксирования в состоянии пересыщенного твердого раствора при быстром охлаждении металла от температуры 720° С до комнатной температуры примесей (углерода и азота) в количествах, соответствующих их максимальной растворимости при температуре 720° С. В процессе последующего вылеживания происходит распад пересыщенного твердого раствора и выделение избыточного количества углерода и азота в виде тонкодисперсных карбидов и нитридов, скапливающихся вокруг участков решетки.

Тонкодисперсные выделения и скопления атомов уменьшают величину пластической деформации, что приводит к повышению прочности и снижению пластичности металла. На практике следует учитывать возможное для стареющих металлов и сплавов понижение пластичности на этом участке околошовной зоны. Уменьшение пластичности при некоторых условиях может стать причиной снижения работоспособности конструкции. Следует учитывать также некоторое разупрочнение металла, если он до сварки был подвергнут упрочняющей термической или механической (наклеп) обработке.

Далее расположен участок, нагретый от температуры около 100° С до температуры 500° С. Этот участок в процессе сварки не претерпевает видимых структурных изменений. Однако при сварке низкоуглеродистых сталей, содержащих повышенное количество газов, на узком участке, нагретом до температуры 100—300° С (рис. 2-47, участок 6), наблюдается резкое падение ударной вязкости; оно вызвано, вероятно, старением металла после холодной деформации. Так как этот участок расположен вне зоны концентрации напряжений, наличие его в большинстве случаев не представляет непосредственной опасности для работоспособности конструкции.

При многопроходных швах строение околошовной зоны другое. При сварке длинными участками, когда ко времени формирования последующего прохода металл успел остыть до температуры окружающей среды, различие проявляется в менее четком строении околошовной зоны по всему сечению, кроме участка, расположенного у последнего слоя. Это обусловлено повторным термическим воздействием источника нагрева при наложении последующего слоя. При сварке короткими участками околошовная зона длительное время находится при малоизменяющейся температуре, что приводит к замедленному ее остыванию и соответствующему изменению ширины и строения.

При многопроходной сварке околошовная зона размещается не только в основном металле, но и в металле шва. Строение околошовной зоны, расположенной в пределах металла шва, значительно отличается от строения ее при расположении в основном металле. В этом случае в интервале первых трех участков в подавляющем большинстве случаев наблюдается образование мелкозернистых, обладающих повышенной пластичностью структур. Зона крупного зерна вообще отсутствует, что, по-видимому, связано с наличием между столбчатыми кристаллитами прослоек, препятствующих дальнейшему их росту.

Под влиянием теплового и деформационного воздействия сварочного процесса может наблюдаться ухудшение свойств металла зоны термического влияния по сравнению со свойствами основного металла.

Общая протяженность околошовной зоны при газовой сварке в зависимости от толщины металла составляет примерно от 8 до 28 мм. Для улучшения структуры и свойств металла шва и зоны термического влияния, вы­полненных газовой сваркой, применяют горячую проков­ку металла шва, термообработку нагревом сварочной горелкой и общую термообработку сварного изделия на­гревом в печах и медленным охлаждением.

Принятый технологический процесс сварки должен обеспечивать по возможности оптимальные условия формирования этой зоны и получение необходимого и достаточного качества металла на этом участке, от которого в значительной мере зависит работоспособность сварных конструкций.



Строение сварного соединения

Темы: Сварные соединения.

Соединение, выполняемое сваркой плавлением, состоит из четырех зон: наплавленного металла; сплавления; термического влияния; основного металла (см. рис. 1 «Схематически строение сварного соединения при дуговой сварке стали»).

Рис. 1. Схематически строение сварного соединения при дуговой сварке стали: А — зона наплавленного металла, Б — зона сплавления, В — зона термического влияния, Г — зона основного металла.

Зона наплавленного металла представляет собой перемешанный в жидком состоянии с основным металлом материал электрода или присадочной проволоки.

Зона сплавления — это слой основного металла толщиной 0,1…0,4 мм с частично оплавленными зернами. Перегрев металла в этой зоне приводит к образованию, игольчатой структуры, отличающейся хрупкостью и пониженной прочностью, и оказывает значительное влияние на свойства соединения в целом.

Зона термического влияния состоит из четырех участков (1…4), различающихся структурой. Участок перегрева 1 — область основного металла, нагретого до 1100…1450 °С и имеющего крупнозернистую структуру с площадью поверхности зерна, до 12 раз превышающую площадь исходных зерен. Перегрев снижает механические свойства металла, главным образом пластичность и вязкость. Разрушение сварного соединения обычно происходит по этому участку, ширина которого достигает 3…4 мм.

Участок нормализации 2 — область основного металла, нагретого до 900… 1100 °С. Благодаря мелкозернистой структуре механические свойства металла на этом участке выше по сравнению с основным металлом. Ширина участка составляет 1…4 мм.

Участок неполной перекристаллизации 3 — область основного металла, нагретого до 725…900 °С; состоит из мелких и крупных зерен. Неравномерное кристаллическое строение приводит к снижению механических свойств.

Участок рекристаллизации 4 — область основного металла, нагретого до 450…725 °С. При этих температурах происходит восстановление формы зерен, деформированных в результате предыдущего механического воздействия (при прокатке, штамповке и др.). Ширина зоны термического влияния зависит от удельной энергии е_з, введенной в заготовку, и вида сварки (например, при ручной дуговой сварке качественными электродами она составляет 5…7 мм).

Зона основного металла условно начинается от границы с температурой 450 °С. Структура при температурах ниже 450 °С не отличается от структуры исходного металла, однако сталь, нагретая до температур 200…400 °С, обладает худшими механическими свойствами, что объясняется выпадением по границам зерен оксидов и нитридов, ослабляющим связь между зернами. Это явление, вызывающее понижение пластичности и ударной вязкости при одновременном повышении прочности металла, называется синеломкостью (характерны синие цвета побежалости).

Другие страницы по теме

Строение сварного соединения

• < Виды сварочных дуг
• Образование кристаллизационных трещин >

Структура сварного шва и зоны термического влияния

При микроисследовании производится анализ структуры сварного шва и зоны термического влияния при  [c.299]

СТРУКТУРА СВАРНОГО ШВА И ЗОНЫ ТЕРМИЧЕСКОГО ВЛИЯНИЯ  [c.40]

Влияние нагрева сварочного пламени на структуру сварного шва и зону термического влияния  [c.101]

Различие в поведении указанных сварных соединений можно предположительно объяснить различиями в химическом составе швов швы, выполненные электродами с рутиловым покрытием, содержат в 4—5 раз меньше кремния и имеют весьма мелкозернистую структуру. Пластичность ферритной составляюш,ей материала этих швов выше, что должно благоприятствовать релаксации остаточных напряжений. В некоторой мере может проявляться легирующее действие титана, который был в незначительном количестве обнаружен только в швах, выполненных электродами с рутиловым покрытием. Действие отжига, в значительной степени снимающего остаточные напряжения и укрупняющего зерно (причем с ростом температуры увеличивался эффект), показывает преимущественную роль выравнивания структуры металла шва и зоны термического влияния.  [c.224]

При микроисследовании сварных соединений, выполненных газовой сваркой, на элементах из стали перлитного класса не допускается наличие в металле шва околошовной зоны зерна первого балла стандартной шкалы (ГОСТ 5639—82) (см. гл. 1) и участков с мартенситной структурой. При микроисследовании сварных соединений на элементах из стали аустенитного класса не допускается наличие в основном металле шва околошовной зоны зерна крупнее первого балла стандартной шкалы. Структура металла шва и зоны термического влияния должна быть аустенитной с незначительным количеством карбидов, равномерно распределенных по сечению шва. Распределение феррита в сварных соединениях из стали аустенитно-ферритного класса также должно быть равномерным.  [c.168]

Процесс образования сварных швов сопровождается нагревом и расплавлением присадочного металла и свариваемых кромок, их совместной кристаллизацией и охлаждением, нагревом и охлаждением основного металла в зоне термического влияния. При этом в зависимости от режимов и технологических особенностей сварки и термообработки структура металла шва и зоны термического влияния будет различной. Соответственно будут отличаться их свойства и химический состав. Изучение структурных составляющих металла различных зон сварных соединений производится при металлографических исследованиях, которые помогают выявить изменения, происходящие в металле при различных режимах сварки и термообработки.  [c.159]

Кроме того, для снятия возникших при сварке напряжений и улучшения структуры металла шва и зоны термического влияния применяют термическую обработку. Какие виды термической обработки применяются для сварных соединений  [c.76]

При расчете на прочность сварных конструкций необходимо учитывать известное несовершенство структуры металла шва и зоны термического влияния основного металла. Чем сложнее сварка металла, тем ниже качество металла шва и околошовной зоны. Например, сварка высокоуглеродистых сталей требует применения предварительного, сопутствующего и последующего подогрева, а также последующей термообработки на заданную прочность. Однако на практике не всегда возможна полная термообработка сварной конструкции (закалка, отпуск, нормализация). Поэтому прочность сварного соединения должна определяться действительной возможной прочностью сварного шва или околошовной зоны. Снижение прочности сварного соединения в околошовной зоне по сравнению с исходным металлом связано не только с отпуском стали, по и со структурными изменениями, происходящими в результате воздействия термического цикла сварки (рост зерна, старение, выделение избыточных фаз, сегрегация легирующих элементов и примесей, образование микротрещин, возникновение пористости и т. д.).  [c.73]

Известно [27, 30], что ограничение значений твердости металла сварного шва является одним из практических методов снижения склонности сварного соединения к сероводородному растрескиванию. Как следует из [11, 12, 25, 31], на образование трещин в сварном соединении оказывает влияние неоднородность структуры металла, наличие в ней зон, склонных к растрескиванию, уровни действующих и остаточных напряжений. Именно в сварных соединениях локализуется большая часть разрушений металла, связанных с сероводородным растрескиванием. Наиболее негативное влияние оказывает быстрое охлаждение шва с образованием перлитно-бейнитной смеси с мартенситом. Стойкость к сероводородному растрескиванию металла сварного шва меньше, чем основного металла не только из-за наличия остаточных напряжений, но и вследствие присутствия различных дефектов. Для сталей повышенной прочности характерно сероводородное растрескивание по сварному шву и зоне термического влияния. Для сталей обычной прочности избирательное разрушение по шву и зоне термического влияния отмечается лишь при переохлаждении.  [c.63]

Рядом со швом в основном металле под действием тепла, распространяющегося из зоны сварки, происходят структурные изменения (зона термического влияния). Таким образом сварное соединение, т.е. металл шва и зоны термического влияния характеризуется разнообразием структур и значит и свойств. Последующая термическая обработка позволяет уменьшить это различие.  [c.8]

При сварке плавлением сварные соединения имеют два ярко выраженных участка закристаллизовавшийся металл шва и зону термического влияния в основном металле. При сварке давлением в твердой фазе обнаруживается только вторая зона. При этом роль пластической деформации в формировании структуры и свойств сварных соединений настолько возрастает, что эту зону более правильно называть зоной термомеханического влияния.  [c.12]

Общая протяженность околошовной зоны при газовой сварке в зависимости от толщины металла составляет примерно от 8 до 28 мм. Для улучшения структуры и свойств металла шва и зоны термического влияния, выполненных газовой сваркой, применяют горячую проковку металла шва, термообработку нагревом сварочной горелкой и общую термообработку сварного изделия нагревом в печах и медленным охлаждением.  [c.218]

Для сталей этого класса характерными особенностями при сварке являются образование закалочных структур в шве и зоне термического влияния, склонных к хрупким разрушениям, возможность возникновения горячих и холодных трещин в сварном соединении и пор в металле шва. Многолетний опыт изготовления сварных конструкций из рассматриваемых материалов показывает, что для предупреждения этих явлений часто необходим подогрев при сварке и термообработка после сварки, усложняющие технологию.  [c.430]

Металл шва и зоны термического влияния (ЗТВ) сварных соединений имеют, как правило, феррито-перлитную структуру, так как реализуемые при получивших распространение видах сварки значения тз-б оказываются большими, чем величина Тф.  [c.163]

В сварных соединениях возникают участки (металл шва и зоны термического влияния) с иными механическими свойствами, чем у основного металла. Отличия обусловлены иным химическим составом металла шва и его структурой по сравнению с основным металлом. В зонах термического влияния могут происходить глубокие изменения вследствие ослабления границ зерен в результате перегрева, дисперсионного упрочнения этих зон в процессе действия рабочих температур.  [c.180]

Угловой шов, соединяющий заготовку из деформированного сплава (слева) с отливкой (справа). Для отливки характерна грубая структура игольчатого строения. Структура сварного шва и отливки одинакова. В зоне термического влияния деформированного металла размер зерна увеличился. 2 1,  [c.103]

Строение сварного шва после затвердевания и распределения температуры малоуглеродистой стали показаны на рис. 152. Наплавленный металл 2 получается в результате перевода присадочного и частично основного металлов в жидкое состояние, образования жидкой ванночки и последующего затвердевания, в процессе которого расплавленный металл соединяется с основным 1. В узкой зоне сплавления 3 кристаллизуются зерна, принадлежащие основному и наплавленному металлу. Во всяком сварном шве образуется зона термического влияния 4, которая располагается в толще основного металла. В этой зоне под влиянием быстрого нагрева и охлаждения в процессе сварки изменяется лишь структура металла, а его химический состав остается неизменным.  [c.301]

Изучение изломов швов производится невооруженным глазом или с помощью лупы. Макроанализ сварных швов заключается в изучении макрошлифов невооруженным глазом или при небольшом увеличении. Макрошлифы вырезаются из сварных пластин или из изделия. Вырезка может производиться поперек или вдоль шва, но с расчетом, чтобы все участки шва, включая зоны термического влияния, поместились на шлифе. Поверхность шлифа шлифуется наждачной бумагой и травится специальными реактивами. Цель макроанализа — выявление в шве таких дефектов, как поры, трещины, шлаковые включения, непровары. Макроанализом можно обнаружить неоднородность структуры металла и даже величину и направленность зерен.  [c.136]

Известно [20, 134], что ограничение твердости металла сварного шва является одним из практических методов снижения склонности конкретного материала к СР. Как следует из публикаций [11, 39, 81, 125], на образование трещин в сварном соединении влияют неоднородность структуры металла, наличие в структуре зон, склонных к растрескиванию, и уровень действующих и остаточных напряжений. Именно в сварных соединениях локализуется большая часть разрушений вследствие СР сварных конструкций. Анализ влияния различных технологических факторов на процесс СР показал, что наиболее неблагоприятное влияние оказывает быстрое охлаждение шва с образованием перлитно-бейнитной смеси с мартенситом. Стойкость к СР в зоне сварного шва соединения меньше, чем основного металла не только из-за остаточных напряжений, но и вследствие дефектов сварного шва. Для сталей повышенной прочности характерно СР по шву и зоне термического влияния (ЗТВ), для сталей обычной прочности избирательное разрушение по шву и ЗТВ отмечается лишь при переохлаждении. С увеличением твердости сварных швов склонность их к СР возрастает.  [c.63]

Предварительная термическая обработка заключается в отжиге (полном, изотермическом или низкотемпературном — смягчающем) и применяется в том случае, если сварке подвергают неоднородный металл, имеющий внутренние напряжения. Сопутствующая сварке термическая обработка заключается в подогреве, осуществляемом до сварки, во время сварки и после сварки (выравнивающий нагрев) с последующим замедленным охлаждением. Последующая после сварки (окончательная) термическая обработка проводится для улучшения структуры сварного шва и зоны термического влияния и получения необходимых механических свойств. Наиболее полно это достигается закалкой с отпуском по обычному для данной стали режиму. Например, после термической обработки сварного соединения из стади ЗОХГСА по режиму закалка в масле от 880° С, отпуск при 850° С, механические свойства шва и околошовной зоны получаются такие же, как свойства основного металла. Микроструктура шва и основного металла одинакова — троостосорбит. Если детали перед сваркой были термически обработаны (закалены и отпущены), то после сварки целесообразно производить их отпуск при температуре отпуска предварительной термической обработки.  [c.220]

Если сварку ведут с местным подогревом детали присадочным металлом, подобным по составу основному металлу или отличающимся от пего, то структура металла шва и зоны термического влияния обычно пе соответствует структуре основного мета.лла. Хотя местный нодогрев благодаря снятию напряжений и предотвращает образование трещин при сварке, одиако is сварных соединениях образуются ледебурит и мартенсит, количество которых зависит от температуры подогрева, иптепсивности теплоотвода и скорости охлаждения. Последующая немедленная (целесообразно местная) термическая обработка при G20—640°С может устранить остаточные напряжения и мартенсит, однако пе позволяет избавиться от ледебурита. Если в процессе местной термической обработки пе обеспечивается достаточно медленное охлаждение, то могут образоваться новые напряжения.  [c.67]

Сварка яа этих режимах обеспечивает полный провар корня шва с хорошим его формированием, отсутствие трещин, несплаалений, шлаковых включений и газовых пор в сеченин шва, мелкозернистую структуру металла шва и зоны термического влияния, а также высокие механические свойства сварного соединения. Кроме того, автоматическая сварка автоопрессовкой позволяет отказаться от применения дефицитных качественных электродов, заменить высококвалифицированных сварщиков операторами и повысить производительность сборочно-сварочных работ. Поэтому этот метод перспективен для сварки стыков труб поверхностей нагрева с толщиной стенки до 4 м.м, главным образом для сварки стыков труб водяных экономайзеров, в которых в процессе эксплуатации образуется наибольшее коли-, чество свищей.  [c.396]

На фиг. 61 представлена макроструктура сварного соединения, выявленная после травления погружением в 30%-ный раствор водорода. Травление производилось в течение 30—35 мин в нагретом до 60—70°С травителе. При этих условиях хорошо выявляется только структура стали 34ХМА. Многократное травление горячим 10%-ным водным раствором пересульфата аммония позволяет хорошо выявить структуру металла шва и зону термического влияния. Однако и в этом случае полностью не обнаруживаются структурные изменения, происходящие в околошовной зоне сварного соединения в процессе сварки (фиг. 61, б).  [c.159]

Свариваемость чугунов. Основные трудности при сварке чугуна — охрупчивание сварного шва и зоны термического влияния в связи с отбеливанием при охлаждении после сварки склонность к образованию горячих трещин в связи с присутствием в металле шва примесей, способствующих появлению легкоплавких эвтектик склонность к образованию холодных трещин в связи с формированием хрупких структур и наличием высоких сварочных напряжений пористость, обусловленная интенсивным газовыделе-нием при сварке повышенная жидкотекучесть чугуна, что затрудняет удержание сварочной ванны от вытекания.  [c.312]

При изготовлении сварного оборудования возможны дефекты различного происхождения несоответствие конструктивных элементов шва требованиям ГОСТов и других нормативных документов наплывы, прожоги, незаваренные кратеры, подрезы, наружные трещины шва и околошовной зоны, непровары, несплавления, перегрев металла шва, дефекты структуры шва и зоны термического влияния, внутренние трещины, газовые поры, шлаковые включенга.  [c.176]

Исследование микроструктуры. Исследование микроструктуры дает возможность более глубоко изучить структуру основного металла и характерных зон сварного соединения, чем исследование макроструктуры. По микроструктуре обследуемого объекта можно установить 1) характер изменения структуры металлов и сплавов после деформации, различных видов термической обработки и других технологических операций, а также коррозионных или эрозионных воздействий на материал рабочей среды в аппарате 2) установить форму и размер структурных составляющих, микроскопических трещин и т.п. повреждений металла 3) структуру наплавленного металла, структуру, образовавшуюся в зоне термического влияния 4) примерное содержание углерода в основном и наплавленном металле и в различных участках шва 5) приблизительный режим сварки и скорость ох.1тажде-ния металла шва и зоны термического влияния 6) количество слоев сварного шва и дефекты шва и структуры.  [c.308]

По воздействию на свойства материала конструкции операции термической обработки могут быть разбиты па два вида. К первому из них относятся операции, отпуска при температурах 550— 750 С узлов из сталей перлитного, бейнитного и мартенситного классов-и стабилизации при температурах 750—900° С узлов из аустенитных сталей. Основным их назначением применительно к сварным конструкциям является снятие сварочных напряжений, устранение подкалки шва и зоны термического влияния, а также эффекта деформационного старения для сталей первой группы и снятия сварочных напряжений и етабилпза7ши структуры для второй. Явлений перекристаллизации, а также залечивания возникших при сварке зародышевых дефектов в условиях отпуска или стабилизации не происходит.  [c.82]

Стыковые сварные соединения листов размой толщины. Металл шва и зоны термического влияния имеют более крупнозерни-струю структуру, чем осиовпоп металл. 2 1. (2) табл. 2.4.  [c.103]

Механические свойства металла шва и сварного соединения зависят от его структуры, которая определяется химическим составом, режимом сварки и предыдущей и последующей термической обработкой. Как правило, при сварке низкоуглеродистых сталей металл шва и зона термического влияния (ЗТВ) имеет феррритно-перлитнзто или сорбитообразную структуру.  [c.13]

Технология сварки низколегированных сталей должна проектироваться с учетом того обстоятельства, что при уменьшении погонной энергии и увеличении интенсивности охлаждения в металле шва и зоны термического влияния возрастает вероятность расцада аустенита с образованием закалочных структур. При это будет отмечаться снижение сопротивляемости сварных соединений образованию холодных треш,ин и хрупкому разрушению. При повышенных погонных энергиях наблюдается рост зерна аустенита и образуется грубозернистая феррито-перлитная структура видманштеттового типа с пониженной ударной вязкостью.  [c.172]

Основной металл и зона термического влияния сварных соединений имеют феррито-перлитную структуру. Более сложная структура металла сварного шва представляет собой, в основном, крупные первичные кристаллы размером 80-90 мкм со структурой псевдоэв-тектоида во внутренних объемах (рис, 5.40, а). Нередко эти крупные кристаллы окружены мелкими (с = 5 -ь 10 мкм) зернами феррита. Кроме того, наблюдаются участки мелкозернистой структуры, характерные для зон сварного шва, испытавших термический цикл сварки при последующих проходах (рис. 5.40, б). В отдельных участках шва обнаружены крупные зерна с видманштеттовой структурой, отороченные цепочкой зерен феррита (объемная зона 24%) (рис. 5.40, в). Отпуск практически не изменяет структуру сварных соединений. В участках отпущенного сварного шва (рис. 5.40, г) с вытянутыми в плоскости шлифа кристаллитами твердость соответствует Нц 244-254, а в участках шлифа с мелкозернистой структурой — Нр 234-254.  [c.257]

Коррозия стали в кислых растворах представляет собой, как известно, электрохимический процесс, протекающий с водородной деполяризацией, причем регулирующим фактором в данном случае является перенапряжение водорода. Различие в структуре отдельных участков сварного шва и наклепанного металла проявляется в кислой среде в значительно большей степени, чем в нейтральной, где регулирующим фактором коррозии является скорость диффузии кислорода к поверхности металла. Опыты ряда исследователей показали, что в растворе кислоты сварные соединения должны рассматриваться как многоэлектродная система, в которой шов и зона термического влияния сварки имеют более отрицательный потенциал и служат поэтому анодом, т. е. местом разрушения металла, тогда как основной металл играет роль катода. То же можно сказать и о протекающей в растворе кислоты коррозии металла с наклепанными и недефор-мированными участками.  [c.417]

Сила тока при сварке подбирается в каждом отдельном случае, экспериментально в зависимости от толщины металла я диаметра электродов так, чтобы разогрев стали был минималь ным, а скорость охлаждения шва и зоны термического воздействия — максимальной. Процесс сварки следует вести возможно быстрее, не задерживая электрода, так как при длительнол нагреве сталь ухудшает свои противокоррозийные свойства-Увеличение скорости сварки сопровождается измельчением первичной структуры швов, благоприятно сказывающейся на их коррозионной стойкости. Скорость охлаждения оказывает влияние Нс1 характер первичной кристаллизации и на полноту выделения избыточной фазы по границам зерен аустенита. Чем медленнее остывает сварной шов, тем большее количество избыточной фазы выпадает по границам зерен. При этом сварку необходимо выполнять короткой дугой, так как при длинной дуге образуются поры в сварных швах и сильно выгорают ле,-гируюшие элементы, что может снизить качество швов и также уменьшить сопротивление коррозии.  [c.101]

Макроисследования выявляют такие дефекты сварки, как непровары, трещины, поры, шлаковые включения, крупнозернисто ь основного и наплавленного металла, неоднородность структуры металла и другие. На протравленной поверхности отчетливо видны границы и размеры основных зон сварного шва наплавленного металла термического влияния основного неизмененного металла участка сплавления основного металла с наплавленным отдельные слои наплавленного металла. Для получения документальных данных макроструктуры фотографируются. Местные скопления серы в металле (даже при содержании ее до 0,04%), которые часто приводят к трещинам, можно определить по специальным отпечаткам. Для этого лист бромосеребряной фотобумаги выдерживается 8 мин. в 5-процентном растворе серной кислоты и затем накладывается на макрошлиф. По истечении трех минут его снимают и по коричневым точкам и штрихам на фотобумаге судят о количестве серы. Отпечаток затем закрепляют в 10-процентном растворе гипосульфита. Сталь склонна к трещинообразованию, если на отпечатке сера расположена в виде вытянутых строчек или больших местных скоплений.  [c.249]

При удалении источника нагрева металл сварочной ванны кристаллизуется, образуя сварной шов, который и соединяет свариваемые элементы в одно целое. Металл сварного шва обычно значительно отличается от o itoBHoro свариваемого металла по химическому составу и структуре, так как металл шва всегда имеет структуру литого металла. Рядом со швом в основном металле под действием термического цикла сварки образуется различной протяженности зона термического влияния, металл которой нагревался в интервале температура плавления — температура критических точек, в результате чего в металле происходят структурные изменения.  [c.4]

---

Что такое зона теплового воздействия (HAZ)?

Зона термического влияния (HAZ) — это нерасплавленная область металла, свойства материала которой претерпели изменения в результате воздействия высоких температур. Эти изменения свойств материала обычно происходят в результате сварки или термической резки. ЗТВ — это область между сварным швом или вырезом и основным (незатронутым) основным металлом.

Зона HAZ может различаться по степени и размеру в зависимости от свойств материалов, концентрации и интенсивности тепла, а также от используемого процесса сварки или резки.

Если у вас есть вопросы или вам нужна помощь, напишите нам, чтобы получить консультацию специалиста:

[email protected]

Каковы причины тепловых зон?

Для нагрева, связанного со сваркой и / или резкой, обычно используются температуры, достигающие и часто превышающие температуру плавления рассматриваемого материала, в зависимости от используемого процесса сварки. Однако термический цикл нагрева и охлаждения, связанный с этими процессами, отличается от любой обработки, которая производилась ранее с исходным материалом.Это приводит к изменению микроструктуры, связанной с процессами нагрева и охлаждения.

На размер зоны термического влияния влияет уровень температуропроводности, который зависит от теплопроводности, плотности и удельной теплоемкости вещества, а также от количества тепла, поступающего в материал. Эти материалы с высоким уровнем температуропроводности способны быстрее передавать колебания тепла, что означает, что они быстрее остывают и, как следствие, ширина ЗТВ уменьшается.С другой стороны, материалы с более низким коэффициентом сохраняют тепло, а это означает, что ЗТВ шире. Вообще говоря, расширение ЗТВ зависит от количества приложенного тепла, продолжительности воздействия тепла и свойств самого материала. Когда материал подвергается воздействию большего количества энергии в течение более длительных периодов времени, ЗТВ больше.

Что касается процедур сварки, то процессы с низким тепловложением будут охлаждаться быстрее, что приведет к меньшей ЗТВ, тогда как высокое тепловложение будет иметь более медленную скорость охлаждения, что приведет к большей ЗТВ в том же материале.Кроме того, размер ЗТВ также увеличивается с уменьшением скорости процесса сварки. Геометрия сварного шва — еще один фактор, который играет роль в размере ЗТВ, поскольку он влияет на теплоотвод, а больший теплоотвод обычно приводит к более быстрому охлаждению.

Операции высокотемпературной резки также могут вызвать HAZ, и, как и процедуры сварки, те процессы, которые происходят при более высоких температурах и низких скоростях, имеют тенденцию создавать большую HAZ, в то время как процессы резки при более низкой температуре или более высокой скорости имеют тенденцию к уменьшению размера HAZ.Ширина ЗТВ от кромки реза определяется процессом резания, скоростью резания, а также свойствами и толщиной материала.

Различные процессы резания по-разному влияют на ЗТВ независимо от обрабатываемого материала. Например, резка и гидроабразивная резка не создают ЗТВ, поскольку они не нагревают материал, в то время как лазерная резка создает небольшую ЗТВ из-за воздействия тепла только на небольшую площадь. Между тем, плазменная резка приводит к промежуточной ЗТВ, при которой более высокие токи позволяют увеличить скорость резания и, следовательно, более узкую ЗТВ, в то время как кислородно-ацетиленовая резка создает самую широкую ЗТВ из-за высокой температуры, низкой скорости и ширины пламени.Дуговая сварка находится между двумя крайностями, при этом отдельные процессы различаются по тепловложению.

.

Зона теплового воздействия — Повторная публикация в Википедии // WIKI 2

Поперечное сечение сварного стыкового соединения, где самый темный серый цвет представляет зону сварного шва или сплавления, средний серый цвет — зону термического влияния, а самый светлый серый цвет — основной материал.

Зона термического влияния вокруг сварного шва

При сварке зона термического влияния (HAZ) — это область основного материала, будь то металл или термопласт, который не плавится, но его микроструктура и свойства были изменены в результате сварки или операций термической резки.Тепло от процесса сварки и последующее повторное охлаждение вызывает это изменение от границы раздела сварного шва к прекращению сенсибилизации температуры в основном металле. Степень и величина изменения свойств зависит в первую очередь от основного материала, присадочного металла сварного шва, а также количества и концентрации подводимого тепла в процессе сварки.

Температуропроводность основного материала играет большую роль — если коэффициент диффузии высокий, скорость охлаждения материала высока, а ЗТВ относительно мала.В качестве альтернативы, низкий коэффициент диффузии приводит к более медленному охлаждению и большей ЗТВ. Количество тепла, подводимого во время процесса сварки, также играет важную роль, поскольку такие процессы, как кислородная сварка, используют большое количество тепла и увеличивают размер ЗТВ. Такие процессы, как лазерная сварка и электронно-лучевая сварка, выделяют высококонцентрированное ограниченное количество тепла, что приводит к небольшой ЗТВ. Дуговая сварка находится между этими двумя крайностями, при этом отдельные процессы несколько различаются по тепловложению. Для расчета погонной энергии при дуговой сварке используется следующая формула:

Q = (V × I × 60S × 1000) × Эффективность {\ displaystyle Q = \ left ({\ frac {V \ times I \ times 60} {S \ times 1000}} \ right) \ times \ mathrm { КПД}}

, где Q = погонная энергия (кДж / мм), В = напряжение (В), I = ток (А) и S = скорость сварки (мм / мин).Эффективность зависит от используемого процесса сварки, при этом дуговая сварка вольфрамовым электродом в газовой среде имеет значение 0,6, дуговая сварка в среде защитного металла и дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа имеет значение 0,8, а сварка под флюсом — 1,0. ^[1]

Энциклопедия YouTube

• ✪ ДЕФЕКТЫ СВАРКИ (हिन्दी)! УЧИТЬСЯ И РАСТИ

• ✪ Бор, крекинг типа IV: конференция APMS

Список литературы

• Weman, Klas (2003).Справочник по сварочным процессам. Нью-Йорк: CRC Press LLC. ISBN 0-8493-1773-8.

Эта страница последний раз была отредактирована 15 ноября 2019 в 21:33 .

Все, что нужно знать о зоне термического влияния

Рисунок 1
Тепло, выделяемое при лазерной, плазменной или кислородной резке, изменяет состав материала листового металла или области листа, из которой вырезаются детали. В конечном итоге это играет важную роль в том, как эти детали обрабатываются в дальнейшем.

Большинство методов резки листового металла основаны на локальном плавлении материала (см. Рисунок 1). Область между расплавленной частью и неповрежденным основным металлом подвергается химическим и структурным изменениям.Это называется зоной термического влияния (HAZ).

Часто его можно распознать по серии ярких полос, также видимых возле сварных швов. Цвета, вызванные окислением поверхности, являются приблизительным индикатором температуры, которой достигает металл (см. , рисунок 2 ). Например, в этой таблице объясняются цвета окисления, которые образуются на нержавеющей стали типа 1.4301 (AISI 304) при нагревании на открытом воздухе:

Эти цвета, также называемые тепловым оттенком, зависят от четырех факторов:

1. Сталь с содержанием хрома. Этот металл повышает стойкость материала к окислению, поэтому цвета становятся менее интенсивными или их образование замедляется.
2. Уровень кислорода. Во время сварки использование защитного газа и покрытия электрода может уменьшить окраску, поскольку они частично защищают металл от окисления.
3. Состояние поверхности . Если поверхность шероховатая, она быстрее окисляется, в результате чего цвета становятся более темными.
4. Поверхностные загрязнения .Такие вещества, как краска, масло, ржавчина и даже отпечатки пальцев, могут изменить тепловой оттенок, но не влияют на расширение ЗТВ.

Сталь с содержанием хрома. Этот металл увеличивает стойкость материала к окислению, поэтому цвета становятся менее интенсивными или их образование замедляется.

Уровень кислорода. Во время сварки использование защитного газа и покрытия электрода может уменьшить окраску, поскольку они частично защищают металл от окисления.

Состояние поверхности.Если поверхность шероховатая, она быстрее окисляется, в результате чего цвета становятся более темными.

Поверхностные загрязнители. Такие вещества, как краска, масло, ржавчина и даже отпечатки пальцев, могут изменить тепловой оттенок, но не влияют на расширение ЗТВ.

В некоторых случаях HAZ не вызывает появление этих цветов или даже не распространяется дальше, чем окрашенная область.

Каковы причины?

Наиболее важным фактором, влияющим на создание ЗТВ, является температуропроводность. Технически говоря, этот коэффициент зависит от теплопроводности, плотности и удельной теплоемкости вещества.Материалы с высокой температуропроводностью способны быстро передавать колебания тепла, а не само тепло.

Другими словами, если материал демонстрирует высокую температуропроводность, он быстрее охлаждается и уменьшается зона термического влияния. И наоборот, более низкие коэффициенты означают, что энергия не может быть быстро истощена, и HAZ будет шире. Например, нержавеющая сталь марки 304A имеет коэффициент температуропроводности 4,2 мм² / с, что намного ниже, чем у конструкционной стали (11,72 мм² / с).

С точки зрения производственного процесса, расширение ЗТВ зависит от трех факторов: количества приложенного тепла, продолжительности воздействия и площади воздействия.Если большое количество энергии подается в течение длительного времени и с более широкими лучами, ЗТВ больше.

Это объясняет причину, по которой, независимо от обрабатываемого материала, любая техника резки вызывает различный эффект:

• Резка ножницами и гидроабразивной резкой не вызывает ЗТВ, поскольку не приводит к перегреву листового металла.
• Лазерная резка создает наименьшую HAZ среди всех методов термической резки, так как нагревается на очень небольшой площади.
• Плазменная резка создает промежуточную зону термического влияния, поскольку импульс плазмы шире, чем лазерный луч.Более высокие токи обеспечивают более высокую скорость резания, сокращая продолжительность воздействия и ширину ЗТВ.
• Кислородно-ацетиленовая резка создает самую широкую ЗТВ из всех систем термической резки из-за сильного нагрева, низкой скорости и широкого пламени.

Каковы эффекты?

Нагрев, вызванный процессом сварки или резки, и последующее быстрое охлаждение приводят как к химическим, так и к металлургическим изменениям. Окисление — это наиболее заметное и немедленное изменение, оно также вызывает появление ярко окрашенных полос.Также может происходить легкое поверхностное азотирование, что приводит к повышению твердости и снижению свариваемости металла.

Другой распространенный эффект — коррозия, вызванная чувствительностью нержавеющей стали. Сильный нагрев вызывает выделение карбидов хрома по границам зерен. В этих областях содержание хрома падает ниже 10,5 процента, и сталь теряет способность образовывать пассивную пленку и теряет способность быть нержавеющей. В результате возникает так называемая межкристаллитная коррозия.В крайнем случае металл станет черным.

Высокая температура также может вызвать водородное охрупчивание. Газ диффундирует через металл и создает сильное давление внутри решетки, снижая ее прочность на разрыв и ударную вязкость. Если газообразный водород не удалить, он может вызвать самопроизвольное растрескивание даже через 24 часа после нагрева.

С металлургической точки зрения, тепло вызывает локальное упрочнение. В некоторых случаях аустенитная нержавеющая сталь может превратиться в мартенсит, увеличивая ее твердость, а также хрупкость.В других случаях нагретый металл может стать слабее.

Как бороться с ЗТВ?

ЗТВ может в значительной степени изменить состав листового металла, заявленный прокатным станом. Во время формовки ЗТВ может затруднить управление углом изгиба, поскольку становится невозможным предвидеть, как металл будет вести себя после процесса резания с высокой степенью нагрева.

Одно из таких действий — возврат к исходному состоянию. Чтобы получить постоянные углы с переменным упругим восстановлением, полезно полагаться на лазерную или контактную систему управления углом, которая часто встречается на современных листогибочных прессах.Системы на основе лазера довольно распространены, но имеют проблемы с работой с небольшими фланцами и шероховатыми или полированными поверхностями. Контактные системы более точны и хорошо работают с отводами и небольшими фланцами. Однако у них немного меньший диапазон углов по сравнению с системами на основе лазера.

Другой виноват — неточное коронование. Каждая вырезанная деталь индивидуальна, и рама машины подвергается непредсказуемым нагрузкам. По этой причине важно использовать листогибочный пресс с системой выпечки в реальном времени, которая позволяет компенсировать деформацию машины.Благодаря этой технологии листогибочный пресс получает равномерные углы по всей длине профиля.

Тепловой оттенок, вызванный окислением, можно удалить мелкой наждачной бумагой или отшлифовать. Это обнажает нижележащий слой и активирует самопассивацию хрома, но может привести к ослаблению детали.

Единственный способ удалить всю протяженность ЗТВ — это обработать ее механической обработкой, но это связано с ценой снижения выхода материала и увеличения трудозатрат и машинного времени, необходимых для устранения проблемной области.

Рисунок 2
Синий цвет на этой трубе из нержавеющей стали, используемой в шасси гоночного автомобиля, указывает на сварку вольфрамовой дугой в газовой среде, температура которой достигала примерно 1000 градусов F.

.

Зона теплового воздействия (HAZ) | Инспекционная

Зона термического влияния (ЗТВ) относится к неплавленой области металла, свойства материала которой изменились в результате воздействия высоких температур. Изменение свойств материала обычно происходит в результате сварки или термической резки. ЗТВ определяется как область между сварным швом или вырезом и основным металлом.Эти области могут различаться по размеру и степени тяжести в зависимости от свойств используемых материалов, интенсивности и концентрации тепла и используемого процесса.

Каковы причины тепловых зон?

Во время сварочных работ ЗТВ может варьироваться от небольшой до большой в зависимости от количества подводимого тепла. Сварочные процессы с высокими скоростями подводимого тепла (т.е.быстрый нагрев) имеют более высокие скорости охлаждения по сравнению со сварочными процессами с низкими показателями тепловложения (т.е. медленный нагрев) и, следовательно, имеют меньшую ЗТВ. И наоборот, процесс с низкими скоростями подводимого тепла приведет к большей ЗТВ. Размер ЗТВ также увеличивается по мере снижения скорости процесса сварки. Проблемы ЗТВ можно уменьшить, выполнив предварительную и / или послесварочную термообработку . Геометрия сварного шва также играет роль в размере ЗТВ.

Во время операций высокотемпературной резки глубина HAZ связана с процессом резки, скоростью резания, свойствами материала и толщиной материала.Подобно результатам сварочных процессов, процессы резки, которые происходят при высоких температурах и низких скоростях, имеют тенденцию приводить к образованию больших ЗТВ. Кроме того, процессы резания, которые работают на высоких скоростях, имеют тенденцию к уменьшению ширины ЗТВ.

Каковы эффекты зон теплового воздействия?

Так как HAZ подвергается достаточному нагреву в течение достаточно длительного периода времени, слой претерпевает изменения микроструктуры и свойств, которые отличаются от основного металла. Эти изменения свойств обычно нежелательны и в конечном итоге служат самой слабой частью компонента.Например, микроструктурные изменения могут привести к остаточным напряжениям, снижению прочности материала, повышенной хрупкости и снижению устойчивости к коррозии и / или растрескиванию . В результате в ЗТВ происходит множество отказов.

Это определение неполное? Вы можете помочь, внося свой вклад.

Поделиться темой

Связанные темы

Послесварочная термообработка (PWHT) Ремонт сварных швов Сварной шов .