Структуры сварных швов
В сварных швах различают макро- и микроструктуру. Под к макроструктурой понимают такую структуру, которую видно невооруженным глазом или при небольших (порядка 30-кратного) увеличениях.Структура металла, увеличенная в 60–100 раз и более, называется микроструктурой.
Макро- и микроструктуры бывают первичные и вторичные. Первичными структурами называются такие структуры, которые образовались в процессе затвердевания расплава. Вторичными структурами называются структуры, образовавшиеся в результате фазовых превращений. Сварные швы, выполненные электродуговой или электрошлаковой сваркой, имеют целый комплекс структур, состоящих из структуры наплавленного металла и металла, подвергающемуся в процессе сварки нагреву. Рассмотрим различные участки структуры сварного шва при сварке металлов и сплавов на основе железа.
Участок наплавленного металла имеет столбчатое строение. Столбчатые кристаллиты направлены от переходной зоны между наплавленным металлом и участком неполного расплавления в глубь шва. Каждый кристаллит состоит из отдельных дендритов обычно с общей направленностью или разветвленных. Группа дендритов, имеющая четкую границу, составляет столбчатый кристаллит. В корне шва, ближе к переходной зоне, дендриты, составляющие столбчатый кристаллит, разветвлены минимально.
Вторичная структура столбчатого кристаллита представляет собой участок с равномерно распределенным перлитом, окаймленным тонкой ферритной полосой.
На участке неполного расплавления первичная структура участка характеризуется наличием химической неоднородности.
Вторичная структура этого участка напоминает видманштеттову структуру. Эта зона невелика и находится в диапазоне 0,1 — 0,5 мм в швах, полученных электродуговой сваркой, и немного больше — в швах, полученных электрошлаковым способом.
На участке перегрева при выполнении крупногабаритных швов часто образуется видманштеттова крупнозернистая структура. Эта структура сообщает металлу наименьшую пластичность и ударную вязкость. Для уменьшения участка перегрева повышают скорость сварки или сварку производят за несколько проходов. Ширина такой зоны иногда достигает 3–4 мм и более.
Участок нормализации швов характеризуется мелкозернистым строением. Ширина участка нормализации в зависимости от размеров швов колеблется от 0,2 до 4–5 мм.
Не все зерна основного металла на участке неполной перекристаллизации претерпевают перекристаллизацию; например зерна феррита сохраняют свое первоначальное строение. Ширина этой зоны составляет 0,1–5 мм.
Рекристаллизационные участки появляются при сварке пластически деформированных сталей. Ширина этих участков составляет 0,1–1,5 мм.
На участке синеломкости, который расположен за участком рекристаллизации, структура не отличается от структуры исходного металла. На этом участке температура нагрева достигает 200–400° С.