Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 [ 134 ] 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170

уменьшение размера зерна способствует росту низкотемпературной пластичности. Это обусловлено, с одной стороны, повышением протяженности границ зерен, и, как следствие, снижением уровня пограничных сегрегации. С другой стороны, при наблюдаемых в поликристаллах ориентировках смежных зерен пластическая деформация передается путем возбуждения источников дислокаций в непосредственной близости от границы зерна. Для этой цели необходимо, чтобы прочность границы была выше напряжения возбуждения источников дислокаций.

Азот оказывает двоякое влияние на пластичность сварных соединений молибденовых сплавов. В сплаве ЦМ6, содержащем в исходном состоянии 0,008 % (по массе) Ог, увеличение содержания азота в металле шва до 0,0288 приводит к некоторому снижению температуры хладноломкости. В сплавеЦМЮ увеличение содержания азота от 0,0012 до 0,0282 % (по массе) не оказывает заметного влияния на температуру хладноломкости сварного соединения. Следует учесть, что в последнем случае увеличение содержания азота в металле шва сопровождалось возрастанием содержания кислорода. Такое совместное влияние азота и кислорода на пластичность сварных соединений молибденовых сплавов может рассматриваться как следствие весьма тонкого конкурентного взаимодействия этих примесей на границах зерен [2].

Сведения, приводимые в литературе, о влиянии углерода на низкотемпературную пластичность молибденовых сплавов противоречивы. В ряде сообшений говорится о положительном влиянии углерода, вводимого в молибден в количествах, даже превышающих необходимое для раскисления. Увеличение пластичности молибденовых сплавов обусловлено нейтрализацией вредного влияния кислорода. Это свидетельствует о том, что улучшение свариваемости сплавов на основе металлов VIA подгруппы достигается оптимальным легированием, способствующим нейтрализации примесей внедрения.

Рнс. 31.5. Влияние содержания углерода (а), азота (б), кислорода (в) и серы (а) иа Переход хрома из пластичного в хрупкое состояние при испытании на растяжение (сплошные ли1ин - рекристаллизоваиный металл, штриховые - деформированный)

Сравнительные данные о влиянии азота, кислорода, углерода и серы на температуру вязкохрупкого перехода хрома приведены на рис. 31.5.

Углерод, сера резко повышают температуру вязко-хрупкого перехода, в то время как кислород оказывает на пластичность хрома наименьшее влияние. Поэтому при разработке низколегированных сплавов хрома, предназначающихся для сварных конструкций, особое внимание уделяют содержанию в металле углерода и серы. Их концентрация в сплаве должна находиться либо на уровне предельной растворимости, либо эти примеси должны быть связаны в термодинамически стабильные соединения, что может быть достигнуто легированием сплава небольшим количеством элементов IVA и VA подгрупп и редкоземельными элементами.

Таким образом, анализ особенностей изменения свойств сварных соединений в связи с наличием в них примесей внедрения в различных количествах позволяет наметить наиболее эффективные пути улучшения свариваемых металлов VIA подгруппы. К ним относятся, во-первых, очистка исходного материала от элементов, образующих с ним твердые растворы внедрения. Особенно остро эта проблема стоит при производстве сплавов на основе вольфрама и хрома; во-вторых, рациональное легирование химически активными элементами с целью связывания примесей в термодинамически стабильные соединения.

Механические свойства сварных швов на тугоплавких металлах могут быть улучшены, если их легировать элементами, которые наряду с увеличением высокотемпературной прочности и пластичности при нормальной температуре уменьшают размер зерна. К таким элементам относятся А1, Ti, Zr, Hf, Ir, Nb и др. Из этих элементов наиболее эффективными являются Zr, Hf, Ir.

Сплавы тугоплавких металлов VIA подгруппы, получаемые методами вакуумно-дугового и электронно-лучевого переплава, обладают значительно меньшей склонностью к образованию пористости в сварных соединениях, чем аналогичные сплавы, изготовленные методами порошковой металлургии. Обычно это вызвано тем, что порошковые сплавы имеют повышенное содержание газовых примесей. Однако в сварных соединениях, выполненных на порошковых сплавах даже с меньшим содержанием примесей, чем в литом металле, как правило, наблюдается пористость. Однако имеются факты, свидетельствующие о том, что склонность к образованию трещин в сварных соединениях порошковых сплавах вольфрама значительно ниже, чем в литых сплавах того же химического состава.

Качество сварных соединений, механические свойства швов, и « особенности их низлотемпературная пластичность чрезвычайно чувствительны к структурному сйстоянию исходного материала [2].

380 340 300 Z60

WO zoo Z40 280 320 360 400 Tf.ff

При сварке тонколистовых материалов реализуется двухмерная схема кристаллизации сварочной ванны. Кристаллизация начинается с оплавления зерен в зоне сплавления, т. е. при сварке тонколистовых материалов кристаллизация шва происходит путем эпитаксиального роста его кристаллитов. Кристаллиты металла шва наследуют кристаллографическую ориентировку тех зерен, с оплавленной поверхности которых происходит их рост.

Результат сопоставления температуры хладноломкости основного металла Тх" и сварного соедииеиия Т\ ЦМ6 и ЦМЮ

в различном структурном состоянии, а также других промышленных и опытных сплавов молибдена свидетельствуют о наличии достаточно четкой (рис. 31.6) корреляции между свойствами основного металла и его сварного соединения: повышение температуры хладноломкости основного металла приводит к увеличению и температуры хладноломкости сварного соединения Гх".

С увеличением тол-шины свариваемых металлов возникают серьезные трудности, связанные с перегревом металла шва, увеличением ЗТВ и, как следствие, образованием трещин. Применение способов сварки давлением в ряде случаев позволяет решить многие проблемы сварки хрома, молибдена и вольфрама.

Весьма удовлетворительной свариваемостью обладают сплавы молибдена и вольфрама при сварке трением. Процесс можно осуществлять на воздухе и в вакууме с получением высоких механических свойств, хотя Тх сварных соединений на 150-200 К выше, чем Гх основного металла. Причиной этого может быть искривление исходного волокна в зоне стыка. Проведение процесса сварки трением в вакууме позволяет снизить давление и величину осадки, что способствует повышению пластичности соединений.

Диффузионная сварка металлов VI подгруппы производится обычно в вакууме, но может осуществляться в инертной среде и в водороде [9]. В связи с высокими температурами начала адгезионного взаимодействия при сварке в зоне разогрева про-

Рнс 31 6 Изменение температуры хладноломкости сварных соединений некоторых молибденовых ставов в зависимости от температуры хладноломкости основного металла, определен иой прн испытании на изгиб поперек направления прокатки [2] / - ЦМЮ, 2 - ЦМб, 3 - Мо-А1-с, 4 - МЛТ, 5-Mo-0,5V, «-ТСМ-3, 7-МЧВП