Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Химическая неоднородность металла шва



 

Марка сплава Коэффициент неоднородности, Кс = Сом
Fe Cr Ni Mn Mo Nb
Х20Н45М2Г6Б 1,28 1,23 1,10 0,55 0,50 0,07
Х20Н45М6Г2Б 1,29 1,19 1,10 0,47 0,59 0,08
Х20Н45М6Г6Б 1,17 1,30 1,11 0,60 0,58 0,14

 

Примечание. Со – концентрация (%) элемента в осях дендридов;

См – концентрация (%)элементов в межосных объемах.

Основное следствие ликвации – неоднородность химического состава, приводящего к образованию в шве менее эффективных интерметаллидных фаз по сравнению с фазами в основном металле. Так, в результате преимущественной ликвации титана в зонах ликвации при старении будет выделяться фаза NiTi, обладающая меньшей жаропрочностью, чем g'–фаза.

Все это приводит к образованию транскристаллитности швов, в центре которых на больших скоростях сварки формируется "зона слабины" – стык двух фронтов кристаллизации с явно выраженной зональной ликвацией. При малых скоростях сварки в центре шва образуются осевые кристаллиты, на гранях которых возникают две зоны срастания боковых и осевых кристаллов, также характеризуемые пониженными свойствами.

В ЗТВ происходят следующие изменения структуры:

– укрупнение зерна в гомогенных сплавах;

– растворение упрочняющих фаз в гетерогенных сплавах в нагреваемой выше 900 °С зоне, фиксируемое по изменению твердости;

– оплавление фаз в перестаренных сплавах;

– перестаривание (при сварке состаренных сплавов), приводящее к укрупнению упрочняющих фаз.

Развитие указанных негативных явлений зависит от длительности высокотемпературного нагрева, исходного состояния сплава и химического состава, определяющего стабильность фаз при нагреве.

При сварке гомогенных никелевых сплавов (типа Х20Н45, ХН69ВТ, ХН78Т) возможно образование кристаллизационных и подсолидусных ГТ в металле шва.

При сварке гетерогенных сплавов возможно появление ГТ и в ЗТВ, где велика протяженность ТИХ из-за наличия легкоплавких ликватов и мала пластичность из-за крупнозернистой структуры.



Металлургические способы предотвращения ГТ:

· повышение чистоты сплавов по примесям (табл. 30);

· ограничение полноты рекристаллизации при прокатке сплавов, позволяющее инициировать рекристаллизацию при сварке и соответственно снижать сегрегацию в условиях ускоренной миграции границ зерен в ЗТВ при сварке;

· сварка в аустенизированном или перестаренном состоянии (значение Vкр, несмотря на неизменность химического состава шва, при сварке в аустенизированном состоянии повышается в 1,5..2 раза).

Таблица 30

Влияние способа выплавки на сопротивляемость ГТ

при сварке сплава Х20Н45М4В3БГ

 

Способ выплавки ТГТ, °С ТИХ, °С Vкр×10-5, м/с
В индукционных печах 0,95
Вакуумно-дуговой переплав 1,02
Электрошлаковый переплав 1,21

 

Технологические способы предотвращения трещин:

· снижение до минимума погонной энергии сварки (сварка неплавящимся электродом, ЭЛС, лазер, импульсная дуга);

· ограничение скорости сварки;

· измельчение первичной структуры швов (УЗК, электромагнитное перемешивание и т.п.);

· применение теплопроводящей оснастки и охлаждающих сред (подача паровоздушной смеси на сварочную ванну).

Сопротивляемость образованию ГТ наиболее употребляемых проволок приведена в табл. 31.

Таблица 31

Сопротивляемость металла шва образованию ГТ



и его длительная прочность sД при 800 °С

 

Состав шва Vкр, мм/мин sД, МПа
после сварки после выдержки при 700 °С, 16 ч
ЭП-435 (Св-ХН78Т) 1,0
ЭП-602 (Св-ХН75МБТЮ) 2,4
ЭП-868 (Св-ХН60ВТ) 3,0
ЭП-367 (Св-06Х15Н60М15) 4,5
ЭП-533 (Св-08Х20Н57М8В87) 4,0
ЭП-595 (Св-Х11Н60М23) 10,0

 

Трещины при послесварочной обработке возникают на этапе медленного нагрева в интервале дисперсионного твердения. Сплавы с (Ti+Al) > 4 % весьма склонны к трещинообразованию при термообработке сварных соединений. Сравнительная оценка склонности к таким разрушениям при термообработке представлена на рис. 47.

  Рис. 47. Склонность никелевых сплавов к образованию трещин при термической обработке сварных соединений Снижению склонности к трещинообразованию способствуют: · все способы рафинирования сплавов; · измельчение зерна в ЗТВ; · снижение сегрегации по границам зёрен; · уменьшение времени высокотемпературного нагрева при сварке; · повышение скорости нагрева при термообработке до 80 °С/мин и выше.

В сплавах, легированных Nb вместо Ti, также удается избежать образования трещин. Замена Ti позволяет на первом этапе ослабить интенсивность старения, что снижает сварочные напряжения, а на втором – повысить жаропрочность старения.

Такие сплавы, как ХН62МБ8Ю (ЭП-709) с упрочняющей g'–фазой Ni (Al, Nb) не склонны к образованию трещин в процессе термообработки при сохранении жаропрочности до 800 °С.

В условиях циклического высокотемпературного нагружения наблюдается высокотемпературное охрупчивание, при котором происходит снижение sв и пластичности основного металла и сварных соединений.



Это обусловлено:

– преобразованием первичных карбидов МеС во вторичные Ме6С и Ме23С6, имеющих пластинчатую форму и выпадающих на границах;

– образованием оксидов Ме2О, способствующих диффузионному окислению сплавов по межзеренным границам;

– изменением морфологии g'–фазы в результате высокотемпературной деформации при сварке;

– разнозернистостью металла в ЗТВ;

– межзеренным проскальзыванием в ЗТВ в процессе сварки, приводящим к зарождению трещин возле включений и ступенек, образовавшихся при выходе дислокаций на границах.

Чем короче длительность высокотемпературного нагрева при сварке и меньше разница в сопротивлении деформированию металла шва, ЗТВ и основного металла, тем слабее развиваются указанные необратимые изменения, выше эксплуатационные свойства и свариваемость сплавов.

Под воздействием агрессивных сред охрупчивание металла вызывается сульфидной и межкристаллитной коррозией.

Сульфидная коррозия связана образованием легкоплавких сульфидов никеля NiS (Тпл = 810 °С) при наличии в газовом потоке сернистых соединений.

Сульфиды имеют больший объём, что вызывает разрыхление металла и проникновение сульфидов по границам зерен, особенно сильное в восстановительных средах, где нет плотных защитных пленок. Чем крупнее зерно в ЗТВ, чем больше напряжение и длительность высокотемпературного нагрева при сварке, тем ниже стойкость сварного соединения против газовой коррозии по отноше­нию к основному металлу.

МКК вызывается распадом твердого раствора в интервале 550...750 °С и выпадением карбидов в результате диффузии С и Сг на границах зерен. Снижению склонности швов к МКК способствует легирование ниобием исходя из соотношения Nb/C > 20 при работе соединений ниже 550 °С и Nb/C > 40 при более высоких температурах эксплуатации.

Радиационное охрупчивание происходит под воздействием нейтронов и a–частиц. При этом наиболее сильно снижается длительная прочность у дисперсионно-твердеющих сплавов, содержащих Со, N, В и др. Меньшее влияние радиация оказывает на гомогенные сплавы, не склонные к дисперсионному твердению. Их свойства восстанавливаются после отжига при Т = 0,5Тпл.

Свариваемость облученного материала (при ремонте) понижена в связи с повышенным порообразованием, образованием ГТ в ЗТВ.

Выбор сварочных материалов и технологии должен быть направлен на снижение гетерогенности швов и концентрации высокотемпературных деформаций, влияющих на появление ГТ и длительную прочность сварных соединений.


Просмотров 530

Эта страница нарушает авторские права




allrefrs.ru - 2021 год. Все права принадлежат их авторам!