Материал: Сварка и свариваемые материалы. Свариваемость материалов

ростью, без перерывов и повторений. Сборку производят, как правило, без прихваток в специальных приспособлениях. Сва­ риваемые кромки и присадочная проволока расплавляются од­ новременно, причем проволока нагревается до более высокой температуры. Швы весьма склонны к порообразованию.

Механические свойства соединений, выполненных ацетилено­ кислородной сваркой: ов 98—127 МПа, угол загиба 30—180°.

Дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде аргона осуществляется постоянным током прямой полярности. Приса­ дочную проволоку выбирают по составу близкой к сваривае­ мому металлу. Возможны ручная и автоматическая сварка. Руч­ ную сварку осуществляют «углом вперед» без поперечных коле­ баний, угол наклона горелки к свариваемой поверхности состав­ ляет 60—70°, присадочная проволока подается под углом 90° к вольфрамовому электроду. Сварка стыковых соединений се­ ребра выполняется в нижнем или слегка наклонном положении. Качественное формирование шва обеспечивается применением формирующих подкладок [5]. Механические свойства соедине­ ний из серебра, выполненных аргонодуговой сваркой вольфра­ мовым электродом, выше, чем при газовой сварке. В табл. 30.1 приведены механические свойства соединений, выполненных аргонодуговой сваркой на листовом серебре марки Ср999,9 тол­ щиной 2 мм. Исходный металл имел предел прочности пв= 161,9 МПа, относительное удлинение 6= 28,5 %, угол загиба а= 180°.

Наиболее стабильными свойствами, близкими к свойствам исходного металла, обладают сварные соединения, выполнен­ ные в камере с контролируемой атмосферой, что связано с на­

Для получения чистых тугоплавких металлов из руд используется весь комплекс средств химической технологии получения чистых веществ и ва­ куумной металлургии: ионно-обменная хроматография, иодидный метод, электролиз, возгонка легкоплавких примесей, электродуговая и электронно­ лучевая плавка, электрошлаковый переплав, зонное рафинирование и т: д. Исходная чистота металлов во многом определяет их свойства и поведение при различных операциях обработки, в том числе и сварки.

Весьма перспективными способами получения готовых изделий или полу­ фабрикатов из тугоплавких металлов (особенно молибдена и вольфрама) являются методы порошковой металлургии, прессование и спекание или го­ рячее изостатическое прессование порошка различной зернистости. Очевидно, имеет перспективу и способ получения гранулированных тугоплавких ме­ таллов.

В настоящее время деформируемые сплавы на основе тугоплавких ме­ таллов применяют в виде прутков, листов, штамповок, труб, профилей, про­ волоки и фольги. Обработка давлением тугоплавких металлов осуществля­ ется различными способами в зависимости от условий производства и вида заготовок. К основным способам относятся: ковка, штамповка, прессование, прокатка, волочение, деформация с применением энергии взрыва, комбини­ рованные методы.

С помощью ковки из тугоплавких металлов можно получать как полу­ фабрикаты, предназначенные для дальнейшей переработки (прутки, фасон­ ные профили, плоские заготовки и др.), так и готовые изделия. Ковку осу­ ществляют на молотах, прессах или ротационно-ковочных машинах. Откры­ тую ковку при высоких температурах производят в камерах с защитной

атмосферой.

По сравнению с ковкой прессование является более предпочтительной операцией обработки давлением тугоплавких металлов из-за меньшей веро­ ятности растрескивания слитка, лучшего, качества изделия и быстроты про­ цесса. Однако применение прессования ограничено мощностью прессового

пературу постепенно уменьшают. Прокатку осуществляют в специальных па­ кетах на вакуумных или газозащитных прокатных станах.

Прутки небольших диаметров и проволоку из тугоплавких металлов получают волочением на волочильных машинах барабанного типа.

Термическая обработка является одним из эффективных средств прида­ ния тугоплавким металлам и сплавам на их основе необходимой структуры и свойств. Для этих материалов применимы все известные виды термиче­ ской обработки: 1) отжиг, включающий гомогенизацию, возврат и рекри­ сталлизацию; 2 ) фазовая перекристаллизация, сопровождаемая изменением фазового состава; 3) закалка и старение.

Основным видом термической обработки является отжиг. Закалка и старение находят широкое применение лишь для полиморфных сплавав циркония, когда в результате быстрого нагрева и охлаждения происходит бездиффузионное мартенситное превращение.

Из-за большой химической активности тугоплавких металлов операции их термической обработки должны проводиться в защитных средах. В ка­ честве защитных сред используются инертные газы и вакуум. Для воль­ фрама и молибдена может быть использована атмосфера сухого и очищен­ ного водорода.

31.1.1. Взаимодействие с примесями внедрения

ихладноломкость тугоплавких металлов

Вметаллах атомы примесей внедрения (кислород, азот, водород и углерод)

Рис. 31.1. Влияние примесей внедрения на температуру хладноломкости ванадия (а), ниобия (б) и молибдена (в) [3]

и приводит к изменению механических свойств. Степень влияния примесей внедрения на свойства зависит от их предельной растворимости в металле (рис. 31.1, табл. 31.3), типа решетки и характера образующихся соединений; чем меньше растворимость и атомный радиус элемента, тем больше это влияние.

По современным представлениям, примеси внедрения создают так назы ваемые атмосферы Коттрелла, являющиеся препятствием для движущихся дислокаций. Кроме того, выделившись из твердого раствора, примеси скал

ливаются по границам зерен в виде сегрегаций или избыточных фаз. Из-за

ВОЗМОЖНЫЕ ПРЕДЕЛЬНЫ Е СОДЕРЖАНИЯ ПРИМЕСЕЙ ВНЕДРЕНИЯ В ТВЕРДЫ Х РАСТВОРАХ НА ОСНОВЕ МЕТАЛЛОВ VA И VIA ПОДГРУПП, % (ПО МАССЕ)

высокой хрупкости этих выделений прочность границ снижается, что при­ водит к возникновению трещин.

Технические чистые металлы IVA (Zr) и VA (V, Nb, Та) групп обычно содержат количество примесей внедрения, меньшее предела их растворимо­ сти и представляют разбавленные твердые растворы по отношению к этим примесям. Они пластичны даже при криогенных температурах. Основной причиной хрупкого разрушения таких металлов является высокотемператур­ ное насыщение примесями внедрения.

Наиболее вредной с точки зрения охрупчивания при низких темпера­ турах для этих металлов является примесь водорода. Уже при содержании в металле водорода 0,001 % резко снижается низкотемпературная пластич­ ность Zr, V, Nb и Та.

Наличие водорода существенно влияет и на температуру вязко-хрупкого перехода (Тх). Азот и кислород оказывают охрупчивающее действие при со­ держании примерно 0,01 % (по массе). Влияние растворенного углерода на Тх совсем незначительно; охрупчивание наблюдается лишь при превышении

талла даже при низкотемпературных вакуумных отжигах.

31.1.2. Коррозионная стойкость тугоплавких металлов

К главным недостаткам тугоплавких металлов относится их низкая жаро­

фузии атомов кислорода через оксидную пленку на границу раздела ме­ талл — оксид.

Тугоплавкие металлы, как правило, образуют с кислородом несколько различных оксидов. Интенсивнее всех окисляется Zr. Температура начала