Строение сварного соединения

Соединение, выполняемое сваркой плавлением, состоит из четырех зон: наплавленного металла; сплавления; термического влияния; основного металла.

Рис. Схема строения сварного соединения при дуговой сварке стали:
А — зона наплавленного металла, Б — зона сплавления, В — зона термического влияния, Г — зона основного металла

Зона наплавленного металла представляет собой перемешанный в жидком состоянии с основным металлом материал электрода или присадочной проволоки.

Зона сплавления — это слой основного металла толщиной 0,1...0,4 мм с частично оплавленными зернами. Перегрев металла в этой зоне приводит к образованию, игольчатой структуры, отличающейся хрупкостью и пониженной прочностью, и оказывает значительное влияние на свойства соединения в целом.

Зона термического влияния состоит из четырех участков (1...4), различающихся структурой. Участок перегрева 1 — область основного металла, нагретого до 1100...1450 °С и имеющего крупнозернистую структуру с площадью поверхности зерна, до 12 раз превышающую площадь исходных зерен. Перегрев снижает механические свойства металла, главным образом пластичность и вязкость. Разрушение сварного соединения обычно происходит по этому участку, ширина которого достигает 3...4 мм.

Участок нормализации 2 — область основного металла, нагретого до 900... 1100 °С. Благодаря мелкозернистой структуре механические свойства металла на этом участке выше по сравнению с основным металлом. Ширина участка составляет 1...4 мм.

Участок неполной перекристаллизации 3 — область основного металла, нагретого до 725...900 °С; состоит из мелких и крупных зерен. Неравномерное кристаллическое строение приводит к снижению механических свойств.

Участок рекристаллизации 4 — область основного металла, нагретого до 450...725 °С. При этих температурах происходит восстановление формы зерен, деформированных в результате предыдущего механического воздействия (при прокатке, штамповке и др.). Ширина зоны термического влияния зависит от удельной энергии е_з, введенной в заготовку, и вида сварки (например, при ручной дуговой сварке качественными электродами она составляет 5...7 мм).

Зона основного металла условно начинается от границы с температурой 450 °С. Структура при температурах ниже 450 °С не отличается от структуры исходного металла, однако сталь, нагретая до температур 200...400 °С, обладает худшими механическими свойствами, что объясняется выпадением по границам зерен оксидов и нитридов, ослабляющим связь между зернами. Это явление, вызывающее понижение пластичности и ударной вязкости при одновременном повышении прочности металла, называется синеломкостью (характерны синие цвета побежалости).