Материал: Сварка и свариваемые материалы. Свариваемость материалов

ние их границ. Это справедливо применительно к сварным со­ единениям, не подвергающимся термической обработке после сварки. В этом случае хрупкий участок у линии сплавления уширяется за счет зерен, нагревающихся до температуры ниже 1300 °С. Действительно, электрошлаковые сварные соединения стали 30Х2Н2М, выполненные проволокой Св-08ХЗГ2СМ, при надрезе Менаже по участку у линии сплавления имеют удар­ ную вязкость 27 Дж/см2 при температуре +20 °С. Последую­ щая закалка с высоким отпуском сужает этот участок до ши­ рины подплавления, измельчая вторичные зерна. В результате улучшения этого весьма узкого участка соседними нет сниже­ ния ударной вязкости (100 Дж/см2). В данном случае участок уже ширины надреза Менаже.

Серьезные трудности при сварке термически упрочненных среднеуглеродистых мартенситно-бейнитных сталей возникают также из-за разупрочнения основного металла в участке зоны термического влияния, нагреваемого до температуры высокого отпуска. Особенности разупрочнения основного металла в этом участке целесообразно рассмотреть на стали 42Х2ГСНМА, так как она наиболее интенсивно разупрочняется при сварке из-за высоких прочностных характеристик.

Построенная термокинетическая диаграмма показывает, что сталь имеет низкую критическую скорость закалки (0,625 °С/с). Она закаливается на мартенсит при скоростях ^ охлаждения, возможных при сварке (рис. 11.5).

Установлено влияние скорости нагрева и структуры металла на критические точки, а следовательно, и температурный ин­ тервал участка разупрочнения. Показано (рис. 11.6), что изме-- нение скорости нагрева в пределах 160—700 °С/с не оказывает существенного влияния на положение критических точек. Для стали 42Х2ГСНМА в состоянии закалки и низкого отпуска из­ менение скорости нагрева в пределах 30—2000 °С/с смещает температурный интервал а->у-превращения на 35—40 °С при точности измерения температуры ±10 °С. Можно полагать, что смещение температурного интервала участка разупрочнения в область повышенных температур будет таким же незначи­ тельным.

Изучение влияния термических циклов сварки на структуру и твердость зоны термического влияния показывает, что раз­ упрочнение имеет место в участке, нагреваемом до температур 500—770 °С. При этом его минимальная твердость остается практически постоянной и не зависит от погонной энергии сварки (рис. 11.7).

Определение предела прочности образцов, нагретых по сва­ рочным термическим циклам этого участка, показало, что па­ дение прочности также имеет место при нагреве до температур 500—770 °С (рис. 11.8). Прочность образцов не зависит от

скорости нагрева (0,05—700 °С/с) и скорости охлаждения (0,05—500 °С/с). Значительное разупрочнение может иметь место только при длительных изотермических выдержках по­ рядка нескольких часов.

С повышением погонной энергии сварки увеличивается ши­ рина участка разупрочнения и уменьшается предел прочности сварного соединения (рис. 11.9). Сравнение соединений стали 42Х2ГСНМА, выполненных двумя способами сварки, показало, что наименьшее разупрочнение в зоне термического влияния наблюдается при электронно­ лучевой сварке с низкой по­ гонной энергией (—6,8 %), в то время как при аргоноду­ говой сварке оно значительно больше (22,3%). Ширина уча­ стков разупрочнения в сопо­ ставляемых соединениях со­ ставляла соответственно 1,1 и

2,7 мм.

При одинаковой эффективнбй погонной энергии элект­ ронно-лучевая сварка по срав­ нению с аргонодуговой дает более узкий разупрочненный участок и более высокие зна­ чения прочности сварных сое­ динений из-за высокой кон­ центрации энергии в электрон­ ном луче.

Исследование участка раз­ упрочнения при аргонодуго­ вой и электронно-лучевой сварке металла толщиной 4,5—8 мм показывает, что

твердость в этом участке определяется только температурой нагрева, а прочность соединений зависит не от уровня твердо­ сти разупрочненного участка, а от его ширины. При этом сле­ дует учитывать, что участок разупрочнения имеет плавный переход к более прочным участкам зоны термического влияния.

Для каждой толщины металла и способа сварки существует определенная ширина разупрочненного участка, при которой обеспечивается максимально возможное контактное упрочнение и достигается равнопрочность сварного соединения основному металлу (рис. 11.10,а).

Исследования кинетики и механизма разупрочнения в зоне термического влияния позволили установить характер влияния