Строение зоны термического влияния при сварке сталей

(Микроструктура основного металла в ЗТВ)

1 участок – зона сплавления и 2 участок – перегрева образуют околошовную зону.

Рассмотрим структуру и свойства зоны термического влияния:

1. Участок неполного расплавления – тонкая переходная зона от металла шва к основному металлу. Максимальные температуры – от T_L до T_S обеспечивает наличие жидкой и твердой фазы, облегчающей развитие крупного зерна. Структура феррито-перлитная.

2. Участок перегрева лежит в интервале T_s – 1130°С. В этих условиях зерно успевает сильно вырасти, поэтому металл имеет крупнозернистое строение. Феррит окружает упруженные перлитные зерна, возможна видманштеттовая структура. Участок отличается ухудшенными свойствами (прочностью, пластичностью). Для повышения качества сварного соединения необходимо уменьшать его ширину.

3. Участок нормализации лежит в интервале 1130°С – Т_А3 (≈ 900°С). Поэтому длительность пребывания сплава в этих температурах невелика, то зерно аустенита заметно вырасти не успевает. Последующая перекристаллизация при охлаждении металла ведет к получению мелкой равноосной структуры, имеющей самые высокие механические свойства.

4. Участок неполной перекристаллизации лежит между Т_А3 – Т_А1 (910 – 723°). В точке А₁ происходит эвтектоидное превращение, т.е. перлит переходит в аустенит и затем феррит начинает растворяться в аустените. Заканчивается вторичная кристаллизация эвтектоидным превращением оставшегося аустенита в перлит. Конечная структура металла на этом участке состоит из крупных зерен феррита, не прошедших перекристаллизацию, и расположенных вокруг них множества мелких зерен феррита и перлита, образовавшихся в результате перекристаллизации. Механические свойства хуже, чем участка нормализации.

5. Участок рекристаллизации имеется при сварке сплавов, подвергшихся холодной обработке давлением. Диапазон максимальных температур Т_А1 – 500°С. При этом протекает рекристаллизация зерен феррита, т.е. их рост из раздробленных частей, возникших при пластической деформации. Такой рост происходит за счет перехода атомов железа из решетки одного зерна в соседнюю, обладающую меньшей свободной энергией.

Протекающая в деформированном металле рекристаллизация возвращает ему прежние механические свойства, снимая наклеп. Если сталь не деформировалась, то структурных изменений не происходит.

Структуру участка рекристаллизации составляют равноосные зерна феррита и перлита.