Cтраница 2
Стойкость металла шва против образования кристаллизационных трещин может быть повышена путем измельчения первичной структуры металла шва и изменения характера первичной кристаллизации. [16]
В связи с этим сварку следует производить плавящимся электродом того же состава, что и основной металл, или же неплавящимся электродом, ограничивать угар легирующих элементов и предупреждать загрязнение металла шва газами и вредными примесями, которые могут проникнуть в зону сварки из окружающей атмосферы или сварочных материалов. Металлургическое воздействие при сварке среднелегированных сталей должно заключаться главным образом в улучшении первичной структуры металла шва путем ускорения кристаллизации и модифицирования его присадкой малого количества таких элементов, как титан, алюминий и др., а также регулирования количества, формы и распределения неметаллических включений. [17]
Образование кристаллической структуры, развитие химической и физической неоднородности при кристаллизации слитка определяются в первую очередь теплофизическими факторами. Практическая важность воздействия инокуляторов на процессы зарождения центров кристаллизации заключается в том, что каждый кристалл вырастает из одного центра, и количество возникших кристаллов в конечном счете определяет первичную структуру металла. Введение в расплав инокулирующих частиц позволяет в какой-то мере управлять кристаллизацией металла. Наряду с различными методами воздействия на процессы кристаллизации ( вибрацией, ультразвуком, электромагнитными полями, центробежными силами, электрогидравлическими разрядами и др.) модифицирование является весьма перспективным по той причине, что не требует дополнительных затрат на оборудование и приспособления и сравнительно легко может быть реализовано в производстве. Следует подчеркнуть, что потребности практики значительно опережают теоретические достижения в проблеме модифицирования сплавов. Это, с одной стороны, объясняется сложностью процессов кристаллизации, а с другой - многообразием явлений, происходящих при разливке и модифицировании сплавов. [18]
Флюсы для автоматической сварки и покрытия электродов для ручной сварки выполняют с преобладанием компонентов, не окисляющих основные легирующие элементы металла шва и повышающих основность шлаков. Важность таких флюсов и покрытий заключается в сохранении легирующих компонентов, определяющих физико-химические свойства сварных швов, например хрома; в минимальном содержании вредных примесей, особенно серы, и в модифицирующем влиянии на первичную структуру металла шва, ее измельчении. Последние свойства существенно снижают склонность швов к горячим трещинам. [19]
Все методы этого изучения основаны на том, что объем исследуемой фазы пропорционален относительной площади, занимаемой ею на шлифе. Если исследуется распределение частиц или зерен по размерам ( что важно в связи с проблемами упрочнения и дисперсионного твердения), считается, что плоское сечение типично для трехмерного образца. Поэтому для анализа микроструктуры образец тщательно готовят ( шлифуют, полируют), стремясь не исказить первичную структуру металла, а затем подвергают травлению. В гомогенных структурах это различие является следствием искажения кристаллической решетки в зоне ядра дислокации, образования на ней сегрегации или атмосфер Коттрелла. В большей степени влияние таких микроискажений проявляется на границах блоков или зерен, представляющих собой области или зоны несовершенного контакта. Выявлению микроструктуры в поликристалле способствует различная травимость разно-ориентированных зерен. Плотноупа-кованные плоскости кристалла, как правило, легче поддаются травлению, чем остальные его плоскости. В гетерогенных структурах элементы микроструктуры выявляются вследствие различной травимости фазовых смесей. Иногда некоторые ее элементы обнаруживают методом декорирования. Для изучения линейных и поверхностных дефектов микроструктуры ( рис.) прямым методом используют просвечивающую электронную микроскопию высокого разрешения. [20]
Кристаллизационными трещинами называют макроскопические и микроскопические несплошности, имеющие характер надреза и зарождающиеся в процессе первичной кристаллизации металла шва. Эти трещины могут затем развиваться при остывании металла в твердом состоянии. Характерной особенностью кристаллизационных трещин является межкристаллический вид разрушения. Они тесно связаны с первичной структурой металла шва и расположены вдоль направления роста столбчатых кристаллитов. [21]
Согласно правилу Хэгга, структуры карбидов, нитридов, боридов и гидридов переходных металлов определяются отношением радиусов г rx / гмк, где гх и гме - радиусы атомов внедренного элемента и переходного металла соответственно. Если г меньше, чем 0 59, атомы металла образуют простые структуры А, А2, A3 или простую гексагональную структуру. Если г больше, чем 0 59, переходный металл и внедренные элементы образуют сложные структуры. При г, меньшем 0 59, атомы легких элементов располагаются в самых больших междоузлиях сравнительно простой первичной структуры металла. Междоузлие обязательно должно быть меньше, чем внедряющийся атом, который в нем размещается, так как иначе связи между атомами металла и неметалла будут недостаточно сильными и структура станет неустойчивой. В то же время междоузлие не может быть намного меньше атома неметалла, иначе внедрение последнего вызовет такое расширение первичной решетки металла, что взаимодействия металл-металл станут слабыми и структура также потеряет свою устойчивость. [22]
Наименьшая химическая неоднородность возникает при гладком росте: примеси вследствие малой скорости кристаллизации оттесняются фронтом затвердевания, границы между кристаллитами тонкие. Больше примесей остается на границах кристаллитов и на субграницах ячеек при ячеистом росте. Наибольшая химическая неоднородность образуется при дендритном росте. Между автономными кристаллитами также образуются ликвационные прослойки, но здесь они менее опасны. Эти кристаллиты не имеют преимущественного направления роста, прослойки равномерно распределены в затвердевшем металле. Таким образом, наиболее опасны для качества сварного шва дендритные кристаллиты. Поэтому важно, чтобы первичная структура металла шва была мелкозернистой с незначительной химической неоднородностью. Этого можно добиться, вводя в сварочную ванну элементы-модификаторы или твердые частицы, которые послужат центрами для автономных кристаллитов. [23]