filebar
Методические пособия по сварочным работам

Изучение структурных изменений, протекающих в околошовных зонах

Изучение структурных изменений, протекающих в околошовных зонахПри сварке сплавов, упрочняемых термообработкой, в околошовных зонах происходят структурные изменения. На различных расстояниях от шва в зависимости от температуры нагрева и времени пребывания металла в нагретом состоянии наблюдается распад твердого раствора, сопровождающийся выпадением и коагуляцией упрочняющих фаз, а также растворением ранее выделившихся упрочнителей. В результате этих процессов изменяются свойства металла — прочность, пластичность, коррозионная стойкость и т. п. Однако самым опасным явлением, наблюдающимся при сварке сплавов, упрочняемых термообработкой, следует считать оплавление границ зерен в участках основного металла, прилежащих к шву. В результате оплавления границ зерен прочность соединений, как правило, резко снижается и в сварных соединениях часто появляются трещины.

n n

Изучение структурных изменений, протекающих в околошовных зонах при сварке промышленных сплавов сложного легирования, сопряжено со значительными трудностями в связи с наличием в сплавах большого количества фаз сложного состава.

nn

В данной книге ставится более простая задача выяснения принципиальной сущности явлений, приводящих к оплавлению границ зерен при сварке, на примере бинарного алюминиевого сплава, принятого в качестве модели. Хорошей моделью для изучения процессов, протекающих в околошовной зоне при сварке сплавов, упрочняемых термообработкой, может быть двойной алюминиевомедный сплав, изготовленный из чистых компонентов.

n n

Процессы, протекающие при термообработке алюминиевомедного сплава

n n

Термообработка алюминиевых сплавов основана на изменении растворимости компонентов сплавов в алюминии при изменении температуры. Классическим примером обрабатываемых термически сплавов алюминия являются сплавы алюминия с медью (рис. 101). Максимальная растворимость меди при эвтектической температуре (548° С) равна 5,65—5,7% [64, 67]. При понижении температуры растворимость меди постепенно уменьшается и при температуре 20° С не превышает 0,1—0,2% (табл. 53).

n n

При медленном охлаждении сплава, содержащего 4% Cu от температуры, близкой к эвтектической, концентрация меди в растворе уменьшается в соответствии с кривой растворимости. Медь, находившаяся в твердом растворе, при понижении температуры выделяется в виде соединения CuAl2. При комнатной температуре сплав с 4% Cu, подвергнутый медленному охлаждению, состоит из кристаллов раствора меди в алюминии с концентрацией 0,1 — 0,2% Cu и частиц CuAl2, распределенных в объеме зерна и по границам зерен 154]. Такому состоянию отвечает хорошо отожженный сплав. В связи с низкой степенью легирования твердого раствора и прошедшей коагуляцией уплотнителя после такой обработки сплав отличается высокой пластичностью и сравнительно малой прочностью.

n n

При быстром охлаждении этого же сплава из области α-твердого раствора до комнатной температуры выделение CuAl2 можно задержать и при определенной скорости охлаждения зафиксировать медь в растворе. В этом случае будет получен пересыщенный раствор меди в алюминии.

n n

Если не считать, что в сплаве присутствуют нерастворимые фазы, образованные примесями, то после быстрого охлаждения сплав должен представлять собой однородный раствор меди в алюминии с содержанием 4% Cu. В этом состоянии сплав имеет большую прочность и меньшую пластичность, чем в отожженном. Пересыщенный раствор меди в алюминии неустойчив, поэтому даже при комнатной температуре в нем протекают процессы, приводящие к повышению его прочности и снижению пластичности, иначе говоря происходит старение сплава.

n n

При естественном старении, протекающем при нормальной температуре, отсутствуют выделения второй фазы и пересыщенный раствор меди в алюминии сохраняется [54].

Яндекс.Метрика