Влияние нагрева сварочного пламени на структуру шва и зону термического влияния

Сварное соединение можно разделить на три основные зоны, имеющие различную микроструктуру:

• зону основного металла;
• зону термического влияния;
• и зону наплавленного металла сварного шва.

При газовой сварке вследствие медленного нагрева зона термического влияния (околошовная зона) больше, чем при дуговой. Зона термического влияния имеет несколько структурных участков, вызванных температурой нагрева в пределах 450-1500°С и отличающихся между собой формой и строением зерна.

Рисунок 1 - Строение зоны термического влияния сварного шва

Зона термического влияния состоит из следующих участков:

1. неполного расплавления
2. перегрева
3. нормализации
4. неполной перекристаллизации
5. рекристаллизации
6. синеломкости.

Участок неполного расплавления

является переходным от наплавленного металла к основному. Он представляет собой область основного металла, нагретого несколько выше температуры плавления, и находится в твердожидком состоянии. Характер этого участка определяет качество сварного соединения, так как в нем происходит сплавление кристаллов металла шва с зернами основного металла.

Участок перегрева

область основного, сильно нагретого (от 1100 до 1500°С) металла с крупнозернистым строением и пониженными механическими свойствами. Металл в этой зоне имеет структуру крупных перлитных зерен с ферритной сеткой. В сталях с большим содержанием углерода на участке перегрева возможно образование закалочных структур.

Участок нормализации

область основного металла, нагретого в пределах от 930 до 1100°С. Металл при этих температурах находится сравнительно недолго и в процессе охлаждения при последующей перекристаллизации приобретает мелкозернистую структуру с наиболее высокими механическими свойствами.

Участок неполной перекристаллизации

область основного металла, нагретого в пределах 720-930°С. Этот участок характеризуется тем, что вокруг крупных зерен феррита, не прошедших перекристаллизацию, располагаются мелкие зерна феррита и перлита, образовавшиеся в результате перекристаллизации.

Участок рекристаллизации

область основного металла, нагретого в пределах от 450 до 720°С. Участок характерен восстановлением формы и размеров разрушенных зерен металла, ранее подверженного практике или обработке давлением.

Участок синеломкости

область основного металла, нагретого в пределах 200 до 450°С, видимых структурных изменений не получает. Однако характеризуется снижением пластических свойств.

Общая протяженность околошовной зоны при газовой сварке в зависимости от толщины металла составляет примерно от 8 до 28 мм. Для улучшения структуры и свойств металла шва и зоны термического влияния, выполненных газовой сваркой, применяют горячую проковку металла шва, термообработку нагревом сварочной горелкой и общую термообработку сварного изделия нагревом в печах и медленным охлаждением.