Воздействие термодеформационных процессов на свойства металла в зоне сварки

Металл в процессе сварки подвергается термодеформационному воздействию, оказывающему влияние на структуру и свойства металла ядра и околошовной зоны.

При больших скоростях охлаждения, характерных для контактной сварки, увеличивается вероятность переохлаждения жидкого металла. Например, на магниевых сплавах (МА2-1) направленная кристаллизация на базе полуоплавленных зерен основного металла полностью подавлена, и в ядре образуются равноосные зерна (рис. а). При сварке сталей и титановых сплавов структура ядра представляется в виде крупных дендритов первого порядка, оси которых совпадают с осью z — направлением наибольшего теплоотвода (рис. б).

Рис. Характер структуры ядра при точечной сварке магниевого сплава МА2-1 (а), низкоуглеродистой стали (б) и алюминиевого сплава Д16 (в)

Для алюминиевых сплавов характерно наличие двух зон: дендритная структура на периферии ядра и в центре его протяженная область равноосных зерен (рис. в). При больших скоростях охлаждения усиливаются процессы ликвации. Содержание легирующих элементов увеличивается от основания к вершине дендритов (внутридендритная ликвация). Отдельные кристаллы окружены сеткой интерметаллидов и эвтектик (междендритная ликвация). При точечной и шовной сварке проявляется и зональная ликвация, например, зона равноосных кристаллов при сварке Д16Т оказывается обогащенной медью.

Литой металл ядра отличается низкой пластичностью, особенно при соединении металлов, чувствительных к термическому циклу, например, высокопрочных конструкционных сталей. Зоны, в которых отмечается развитие ликвационных процессов, также характеризуются повышенной хрупкостью.

Неравномерность состава шва с трудом выравнивается даже при последующей термообработке.

В околошовной зоне наблюдаются изменения исходной структуры и свойств металла вследствие закалки, оплавления легкоплавких эвтектик по границам зерен, отпуска, частичного отжига, снятия нагартовки, рекристаллизации и т.п. Таким образом, в результате неравномерного нагрева в околошовной зоне отмечается широкая гамма структур при относительно малой ширине зоны термического влияния.