В условиях механического нагружения

Практически для всех сварных соединений характерна та или иная степень различных неоднородностей зон: металла шва, зоны сплавления, участков зоны термического влияния, основного ме­талла, вызываемых как их различием в химическом составе, так и в структуре. Механические свойства всего сварного соединения в целом - прочность, деформационная способность, место и характер разрушения — находятся в непосредственной связи с характером и степенью механической неоднородности металла различных зон и участков такого соединения.

Если растягивать сварной образец с поперечным швом, то при идентичности механических характеристик основного и наплавленного металла, а также металла переходной зоны, деформации будут развиваться по закону, определяемому общей диаграммой растяжения.

Если НМ обладает более высоким пределом прочности, чем ОМ, то удлинения в пределах шва будут меньше, чем в ОМ. Разрушение пойдет по ОМ.

Если предел прочности МШ меньше, чем ОМ, то разрушение произойдет по сварному шву, независимо от его пластичности. Разница будет только в характере разрушения: при более пластичном металле шва удлинение металла перед разрушением будет больше, чем при менее пластичном.

Поэтому при выборе сварочных материалов необходимо учитывать, что для обеспечения высоких эксплуатационных свойств сварного соединения следует принимать такие материалы, при использовании которых МШ получится не только с высокими показателями прочности, но и с высокими показателями пластичности.

В некоторых случаях невозможно подобрать СМ, обеспечивающие равнопрочного шва при достаточной его пластичности. Тогда следует отдать предпочтение сварочным материалам, с помощью которых можно получить МШ, хотя и с несколько меньшим пределом прочности, но обладающий высокими пластичными свойствами. Работоспособность таких сварных соединений, в которых МШ является как бы «мягкой прослойкой», зависит от соотношения ее свойств и свойств ОМ и от относительной ее толщины.

При растяжении сварного соединения с «мягкой прослойкой», она переходит в пластическое состояние до того, как напряжения в ОМ достигают его предела текучести. В результате этого в прослойке концентрируются пластические деформации. Однако ее деформированию вблизи границ раздела с ОМ препятствует прилегающий к ней металл, который имеет более высокий предел текучести. В условиях стесненного пластического течения усилие, необходимое для деформирования прослойки возрастает по сравнению с тем, которое требовалось бы в случае свободного деформирования прослойки. Такое упрочнение «мягкой прослойки» называют контактным упрочнением. Чем меньше относительная толщина прослойки, тем больше ее контактное упрочнение.

Прочностные и пластические свойства МШ зависят от его хим. состава и структуры. В углеродистой стали феррит обладает малой прочностью и высокой пластичностью, наоборот, цементит (карбидная фаза) при практически нулевом значении пластичности обладает большой твердостью. Объем карбидной фазы зависит, главным образом, от содержания углерода, его увеличение повышает прочность и снижает пластичность стали. Следовательно, в СШ углеродистых и низколегированных сталей не должно быть высокого содержания углерода.

Необходимые механические характеристики МШ получают путем легирования его такими элементами, которые, повышая прочность, позволяют сохранить достаточно высокую пластичность и ударную вязкость. Известно, что марганец, кремний и никель сильно упрочняют феррит, а упрочняющее действие хрома, молибдена и вольфрама выражено слабее. Одновременное легирование вольфрамом и молибденом сильно снижает ударную вязкость, легирование кремнием вызывает резкое снижение ударной вязкости лишь при содержании его более 0,5%. Марганец и хром при содержании их до 1%, а никель – до 3% повышают ударную вязкость.

Таким образом, при сварке малоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей в МШ должно содержаться небольшое количество углерода – до 0,12 – 0,14%, кремния – до 0,5 % и марганца – до 1,5%.

Поиск по сайту: