Влияние синеломкости

С повышением температуры выше 200°С для металла шва и ЗТВ наблю-даются снижение сопротивляемости хрупким разрушениям, снижение пласти-ческих свойств и повышение прочностных свойств. На рис.28-29 показано из-менение свойств металла шва и и металла , имитирующего различные участки ЗТВ,в зависимости от температуры выше 150...200°С. Наблюдается снижение работы зароджения и распространения трещины, снижаются относительные уд-линения и сужения и повышаются прочность и предел текучести. При темпера-туре 250...350°С металл шва и ЗТВ переходит в полухрупкое состояние.

Снижение пластичности и вязкости при одновременном повышении про-чностных свойств при деформировании металла в температурном интервале си-него цвета побежалости (250...350°С) принято называть синеломкостью. Природа синелокости до сих пор до конца не выяснена и полностью не изучены факторы, влияющие на развитие этого явления.

Механизм охрупчивання металла при синеломкости объясняется тем, что при определенных условиях (температуры и скорости деформации) атомы внедрения - углерод и азот, находящиеся в твердом растворе, начинают взаимо-действовать с дислокациями и как бы блокируют их. При повышении темпе-ратуры подвижность атомов внедрения значительно возрастает, и при опреде-ленной температуре (для железа 250...350°С) эта подвижность становится срав-нимой со скоростью деформации при испытании обычных разрывных образцов. Поэтому при деформации в этих условиях атомы внедрения блокируют плос-кости скольжения и приходится как бы "тянуть" за собой атомы внедрения. В интервале температур синеломкости наблюдаются рост предела текучести, пре-дела прочности и резкое снижение пластичности. При некоторой температуре, зависящей от скорости деформации, наблюдается максимум увеличения преде-ла текучести и прочности и минимум пластичности. Это дает основание ряду авторов синеломкость называть динамическим деформационным старением. Степень охрупчивания при синеломкости зависит от температуры и скорости деформации. Увеличение скорости деформации сдвигает максимум хрупкости в сторону более высоких температур и наоборот. При сварке скорость дефор-мации метала шва и околошовной зоны в первом приближении пропорциональ-на скорости охлаждение. Так, величина деформации элементарного волокна металла сварного соединения при охлаждении на градусов будет равняться

где l – длина элементарного волокна, мкм;

α -коэффициент линейного расширения.

Скорость деформации (с ^-1), которая происходит за время t, будет равна

где

Таким образом, скорость деформации металла сварного соединения будет прямо пропорциональна скорости охлаждения и коэффициенту линейного рас-ширения. Так, простые расчеты показывают, что при скорости охлаждения для 300⁰С, равной 1⁰/С, скорость деформации металла при стандартном испытании раозрывных образцов составляет порядка 10 ^-4 c^{- 1}. Таким образом, в условиях сварки скорость деформации металла шва и околошовной зоны сравнима со скоростью деформации при испытании разрывных стандартных образцов. Гудремон Э. отмечает, что синеломкость главным образом обусловливается содержанием азота. Она начинает проявляться уже при очень малом содержа-нии азота, находящегося в растворе.

Наиболее высокая склонность синеломкости наблюдается при содержа-нии азота в растворе 0,01%. Дальнейшее повышение азота практически не ве-дет к увеличению склонности к синеломкости. Углерод, кислород и фосфор оказывают значительно меньшее влияние, чем азот. Для уменьшения склон-ности к синеломкости содержание азота в стали необходимо поддерживать меньше 0,005 %.

Проявление синеломкости наиболее опасно для металла шва и зоне тер-мического влияния непосредственно в процессе сварки, где вследствие под-калки, крупного зерна, повышенного содержания водорода и других факторов пластические свойства и без того низкие. Повышенная склонность металла шва и зоны термического влияния к синеломкост может привести к образованию хо-лодных трещин при сварке с высокотемпературным подогревом.