1. Каковы характеристики первичной кристаллической структуры сварного шва?
Ответ: Кристаллизация сварочной ванны также подчиняется основным правилам общей кристаллизации жидких металлов: образованию зародышей кристаллов и росту зародышей кристаллов. Когда жидкий металл в сварочной ванне затвердевает, полурасплавленные зерна основного материала в зоне плавления обычно становятся зародышами кристаллов.
Сварочное оборудование Xinfa отличается высоким качеством и низкой ценой. Для получения подробной информации посетите:Производители сварочных и режущих станков – Китайские фабрики и поставщики сварочных и режущих станков (xinfatools.com)
Затем кристаллическое ядро поглощает атомы окружающей жидкости и растет. Поскольку кристалл растет в направлении, противоположном направлению теплопроводности, он растет и в обе стороны. Однако из-за блокировки соседними растущими кристаллами кристалл образует кристаллы со столбчатой морфологией, называемые столбчатыми кристаллами.
Кроме того, при определенных условиях жидкий металл в ванне расплава при затвердевании также будет образовывать спонтанные кристаллические зародыши. Если отвод тепла осуществляется во всех направлениях, кристаллы будут равномерно расти в зернообразные кристаллы во всех направлениях. Такой кристалл называется. Это равноосный кристалл. Столбчатые кристаллы обычно наблюдаются в сварных швах, а при определенных условиях равноосные кристаллы могут также появляться в центре сварного шва.
2. Каковы особенности вторичной кристаллизационной структуры шва?
Ответ: Структура металла шва. После первичной кристаллизации металл продолжает охлаждаться ниже температуры фазового превращения, и металлографическая структура вновь меняется. Например, при сварке низкоуглеродистой стали все зерна первичной кристаллизации являются аустенитными. При охлаждении ниже температуры фазового превращения аустенит распадается на феррит и перлит, поэтому структура после вторичной кристаллизации состоит в основном из феррита и небольшого количества перлита.
Однако из-за более высокой скорости охлаждения сварного шва содержание образующегося перлита обычно превышает его содержание в равновесной структуре. Чем выше скорость охлаждения, тем выше содержание перлита и меньше феррита, а также улучшаются твердость и прочность. , при этом пластичность и ударная вязкость снижаются. После вторичной кристаллизации получается фактическая структура при комнатной температуре. Структуры сварных швов, полученные из разных стальных материалов в разных режимах сварочного процесса, различны.
3. На примере низкоуглеродистой стали объяснить, какая структура получается после вторичной кристаллизации металла шва?
Ответ: На примере малопластичной стали первичная кристаллизационная структура – аустенит, а процесс твердофазного фазового превращения металла шва называется вторичной кристаллизацией металла шва. Микроструктура вторичной кристаллизации ферритная и перлитная.
В равновесной структуре низкоуглеродистой стали содержание углерода в металле шва очень низкое, а его структура представляет собой крупный столбчатый феррит плюс небольшое количество перлита. Из-за высокой скорости охлаждения сварного шва феррит не может полностью выделиться по фазовой диаграмме железо-углерод. В результате содержание перлита обычно больше, чем в гладкой структуре. Высокая скорость охлаждения также измельчит зерна и повысит твердость и прочность металла. За счет уменьшения феррита и увеличения перлита твердость также увеличится, а пластичность уменьшится.
Поэтому конечная структура сварного шва определяется составом металла и условиями охлаждения. Из-за особенностей сварочного процесса структура металла шва более мелкая, поэтому металл шва имеет лучшие структурные свойства, чем литое состояние.
4. Каковы особенности сварки разнородных металлов?
Ответ: 1) Особенности сварки разнородных металлов в основном заключаются в явном различии состава сплава наплавленного металла и сварного шва. В зависимости от формы сварного шва, толщины основного металла, покрытия электрода или флюса, а также типа защитного газа сварочный расплав будет меняться. Поведение пула также непоследовательно.
Следовательно, степень плавления основного металла также различна, и также изменится эффект взаимного разбавления концентрации химических компонентов наплавленного металла и площади плавления основного металла. Видно, что разнородные металлические сварные соединения изменяются в зависимости от неравномерности химического состава зоны. Степень не только зависит от исходного состава свариваемого изделия и присадочного материала, но также варьируется в зависимости от различных сварочных процессов.
2) Неоднородность структуры. После прохождения термического цикла сварки в каждой области сварного соединения появляются различные металлографические структуры, что связано с химическим составом основного металла и присадочных материалов, методом сварки, уровнем сварки, процессом сварки и термической обработкой.
3) Неравномерность производительности. Из-за различного химического состава и структуры металла соединения механические свойства соединения различны. Прочность, твердость, пластичность, ударная вязкость и т. д. каждой области сустава сильно различаются. В сварном шве ударная вязкость зон термического влияния с обеих сторон различается даже в несколько раз, а предел ползучести и длительная прочность при высоких температурах также будут сильно различаться в зависимости от состава и структуры.
4) Неравномерность распределения поля напряжений. Распределение остаточных напряжений в разнородных металлических соединениях неравномерно. В основном это определяется различной пластичностью каждого участка сустава. Кроме того, разница в теплопроводности материалов приведет к изменению температурного поля сварочного термического цикла. Такие факторы, как различия коэффициентов линейного расширения в различных регионах, являются причинами неравномерного распределения поля напряжений.
5. Каковы принципы выбора сварочных материалов при сварке разнородных сталей?
Ответ: Принципы выбора материалов для сварки разнородных сталей в основном включают в себя следующие четыре пункта:
1) Исходя из того, что сварное соединение не образует трещин и других дефектов, при невозможности учета прочности и пластичности металла шва следует выбирать сварочные материалы с большей пластичностью.
2) Если свойства металла сварного шва разнородных стальных сварочных материалов соответствуют только одному из двух основных материалов, его считают соответствующим техническим требованиям.
3) Сварочные материалы должны иметь хорошие технологические характеристики, а сварочный шов иметь красивую форму. Сварочные материалы экономичны и их легко приобрести.
6. Какова свариваемость перлитной и аустенитной стали?
Ответ: Перлитная сталь и аустенитная сталь — это два типа стали с разной структурой и составом. Следовательно, когда эти два типа стали свариваются вместе, металл сварного шва образуется путем сплавления двух разных типов основных металлов и присадочных материалов. В связи с этим возникают следующие вопросы по свариваемости этих двух типов стали:
1) Разжижение сварного шва. Поскольку перлитная сталь содержит меньше элементов золота, она оказывает разжижающее действие на сплав всего металла шва. Благодаря такому эффекту разбавления перлитной стали содержание аустенитобразующих элементов в сварном шве снижается. В результате в сварном шве может появиться мартенситная структура, ухудшающая качество сварного соединения и даже вызывающая появление трещин.
2) Образование избыточного слоя. Под действием сварочного теплового цикла степень смешивания расплавленного основного металла и присадочного металла на краю расплавленной ванны различна. На краю ванны температура жидкого металла ниже, текучесть плохая, время пребывания в жидком состоянии короче. Из-за огромной разницы в химическом составе перлитной и аустенитной стали расплавленный основной металл и присадочный металл не могут быть хорошо сплавлены на краю расплавленной ванны на перлитной стороне. В результате в сварном шве со стороны перлитной стали доля перлитного основного металла больше, и чем ближе к линии сплавления, тем больше доля основного материала. При этом образуется переходный слой с различным внутренним составом металла шва.
3) Формировать диффузионный слой в зоне сплавления. В металле сварного шва, состоящем из этих двух типов сталей, поскольку перлитная сталь имеет более высокое содержание углерода, но больше легирующих элементов, но меньше легирующих элементов, в то время как аустенитная сталь оказывает противоположный эффект, поэтому по обе стороны от перлитной стали сторона зоны плавления A образуется разность концентраций углерода и карбидообразующих элементов. При длительной эксплуатации соединения при температуре выше 350-400 градусов будет очевидна диффузия углерода в зоне сплавления, то есть со стороны перлитной стали через зону плавления в зону аустенитной сварки. швы разошлись. В результате на основном металле перлитной стали вблизи зоны сплавления образуется обезуглероженный размягчающий слой, а на аустенитной стороне шва – науглероженный слой, соответствующий обезуглероживанию.
4) Поскольку физические свойства перлитной стали и аустенитной стали очень различаются, а состав сварного шва также сильно различается, этот тип соединения не может устранить сварочное напряжение путем термообработки, а может вызвать только перераспределение напряжений. Это сильно отличается от сварки того же металла.
5) Замедленное растрескивание. В процессе кристаллизации сварочной ванны этой разнородной стали возникают как аустенитная, так и ферритная структура. Они расположены близко друг к другу, и газ может диффундировать, так что диффундирующий водород может накапливаться и вызывать замедленные трещины.
25. Какие факторы следует учитывать при выборе метода ремонтной сварки чугуна?
Ответ: При выборе способа сварки серого чугуна необходимо учитывать следующие факторы:
1) Состояние свариваемой отливки, например химический состав, структура и механические свойства отливки, размер, толщина и конструктивная сложность отливки.
2) Дефекты литых деталей. Перед сваркой следует понять вид дефекта (трещины, дефекты, износ, поры, вздутия, недостаточная заливка и т. д.), размер дефекта, жесткость места, причину дефекта и т. д.
3) Требования к качеству после сварки, такие как механические свойства и технологические свойства послесварочного соединения. Понимание таких требований, как цвет сварного шва и характеристики уплотнения.
4) Состояние и экономичность оборудования на объекте. При условии обеспечения требований к послесварочному качеству основная цель сварочного ремонта отливок состоит в использовании наиболее простого метода, наиболее распространенного сварочного оборудования и технологического оборудования и наименьших затрат для достижения большей экономической выгоды.
7. Какие меры предотвращения образования трещин при ремонтной сварке чугуна?
Ответ: (1) Предварительный нагрев перед сваркой и медленное охлаждение после сварки. Предварительный нагрев сварной детали полностью или частично перед сваркой и медленное охлаждение после сварки могут не только уменьшить склонность сварного шва к побелению, но также снизить сварочное напряжение и предотвратить растрескивание сварного изделия. .
(2) Используйте дуговую холодную сварку, чтобы уменьшить сварочное напряжение, и выбирайте сварочные материалы с хорошей пластичностью, такие как никель, медь, никель-медь, сталь с высоким содержанием ванадия и т. д., в качестве присадочного металла, чтобы металл сварного шва мог ослабить напряжение через пластик. деформация и предотвращение трещин. , использование сварочных стержней малого диаметра, малого тока, прерывистой сварки (прерывистой сварки), дисперсной сварки (сварки скачком) позволяет уменьшить разницу температур между сварным швом и основным металлом и снизить сварочные напряжения, которые можно устранить путем прокалывания сварного шва. . стресс и предотвращение трещин.
(3) Другие меры включают корректировку химического состава металла сварного шва для уменьшения диапазона температур его хрупкости; добавление редкоземельных элементов для усиления металлургических реакций десульфурации и дефосфорации сварного шва; и добавление мощных элементов, измельчающих зерно, для кристаллизации сварного шва. Очистка зерна.
В некоторых случаях нагрев применяется для снижения нагрузки на зону сварочного ремонта, что также позволяет эффективно предотвратить появление трещин.
8. Что такое концентрация стресса? Какие факторы вызывают концентрацию стресса?
Ответ: Из-за формы сварного шва и особенностей сварного шва появляется неоднородность собирательной формы. При нагрузке это вызывает неравномерное распределение рабочих напряжений в сварном соединении, в результате чего локальное пиковое напряжение σmax превышает среднее напряжение σm. Более того, это концентрация стресса. Причин концентрации напряжений в сварных соединениях множество, важнейшими из них являются:
(1) Технологические дефекты, возникающие в сварном шве, такие как воздухозаборники, шлаковые включения, трещины и неполный провар и т. д. Среди них наиболее серьезной является концентрация напряжений, вызванная сварочными трещинами и неполным проплавлением.
(2) Необоснованная форма сварного шва, например, слишком большое усиление стыкового шва, слишком высокий выступ углового шва и т. д.
Необоснованный дизайн улицы. Например, уличный интерфейс претерпел внезапные изменения, а также использование закрытых панелей для подключения к улице. Нерациональная схема сварных швов также может вызвать концентрацию напряжений, например, Т-образные соединения, состоящие только из сварных швов витрины.
9. Что такое пластиковая порча и какой вред она несет?
Ответ: К пластическим повреждениям относятся пластическая нестабильность (текучесть или значительная пластическая деформация) и пластическое разрушение (краевое разрушение или вязкое разрушение). Процесс заключается в том, что сварная конструкция сначала подвергается упругой деформации → текучести → пластической деформации (пластической неустойчивости) под действием нагрузки. ) → образовывать микротрещины или микропустоты → образовывать макротрещины → подвергаться нестабильному расширению → разрушаться.
По сравнению с хрупким разрушением пластические повреждения менее вредны, особенно следующих видов:
(1) После текучести возникает необратимая пластическая деформация, в результате которой сварные конструкции с высокими требованиями к размерам отправляются в брак.
(2) Разрушение сосудов под давлением, изготовленных из высокопрочных, малопрочных материалов, не контролируется вязкостью разрушения материала, а вызвано пластической неустойчивостью разрушения из-за недостаточной прочности.
Конечным результатом пластикового повреждения является выход из строя сварной конструкции или возникновение катастрофической аварии, которая влияет на производство предприятия, вызывает неоправданные жертвы и серьезно влияет на развитие народного хозяйства.
10. Что такое хрупкий перелом и какой вред он несет?
Ответ: Обычно под хрупким разрушением понимают расщепляющее диссоциационное разрушение (в том числе квазидиссоциационное) по определенной кристаллической плоскости и зернограничное (межзеренное) разрушение.
Спайный излом — это излом, образовавшийся в результате разделения по определенной кристаллографической плоскости внутри кристалла. Это внутризерновой перелом. При определенных условиях, таких как низкая температура, высокая скорость деформации и высокая концентрация напряжений, в металлических материалах происходит раскол и разрушение, когда напряжение достигает определенного значения.
Существует множество моделей образования трещин скола, большинство из которых связаны с теорией дислокаций. Обычно считается, что когда процесс пластической деформации материала сильно затруднен, материал не может адаптироваться к внешнему напряжению за счет деформации, а за счет разделения, что приводит к образованию трещин скола.
Включения, хрупкие выделения и другие дефекты металлов также оказывают важное влияние на возникновение трещин скола.
Хрупкое разрушение обычно происходит, когда напряжение не превышает расчетного допустимого напряжения конструкции и нет значительной пластической деформации, и мгновенно распространяется на всю конструкцию. Оно носит характер внезапного разрушения, его трудно обнаружить и предотвратить заранее, поэтому оно часто приводит к человеческим жертвам. и огромный материальный ущерб.
11. Какую роль сварочные трещины играют в структурном хрупком разрушении?
Ответ: Среди всех дефектов наиболее опасны трещины. Под действием внешней нагрузки вблизи фронта трещины произойдет небольшая пластическая деформация, и в то же время на вершине произойдет определенное смещение раскрытия, что приведет к медленному развитию трещины;
Когда внешняя нагрузка увеличится до определенного критического значения, трещина будет расширяться с большой скоростью. При этом, если трещина расположена в зоне высоких растягивающих напряжений, это часто приводит к хрупкому разрушению всей конструкции. Если расширяющаяся трещина попадает в область с низким растягивающим напряжением, Репутация имеет достаточно энергии, чтобы выдержать дальнейшее расширение трещины, или трещина проникает в материал с большей ударной вязкостью (или в тот же материал, но с более высокой температурой и повышенной ударной вязкостью) и получает большее сопротивление и не может продолжать расширяться. В это время опасность возникновения трещины соответственно снижается.
12. В чем причина склонности сварных конструкций к хрупкому разрушению?
Ответ: Причины перелома можно свести к трем аспектам:
(1) Недостаточная человечность материалов
Способность материала к микроскопической деформации низкая, особенно на кончике надреза. Хрупкое разрушение при низких напряжениях обычно происходит при более низких температурах, и по мере снижения температуры ударная вязкость материала резко снижается. Кроме того, с развитием низколегированных высокопрочных сталей показатель прочности продолжает увеличиваться, а пластичность и вязкость снижаются. В большинстве случаев хрупкое разрушение начинается с зоны сварки, поэтому основной причиной низконапряженного хрупкого разрушения зачастую является недостаточная вязкость шва и зоны термического влияния.
(2) Имеются дефекты, такие как микротрещины.
Разрушение всегда начинается с дефекта, а трещины являются наиболее опасными дефектами. Сварка является основной причиной трещин. Хотя с развитием технологии сварки в принципе можно контролировать появление трещин, полностью избежать появления трещин все же сложно.
(3) Определенный уровень стресса
Неправильная конструкция и некачественные производственные процессы являются основными причинами остаточных напряжений при сварке. Поэтому для сварных конструкций, помимо рабочих напряжений, необходимо учитывать также сварочные остаточные напряжения и концентрацию напряжений, а также дополнительные напряжения, вызванные некачественной сборкой.
13. Какие основные факторы следует учитывать при проектировании сварных конструкций?
Ответ: Основными факторами, которые следует учитывать, являются следующие:
1) Сварное соединение должно обеспечивать достаточную нагрузку и жесткость для обеспечения достаточно длительного срока службы;
2) Учитывайте рабочую среду и условия работы сварного соединения, такие как температура, коррозия, вибрация, усталость и т. д.;
3) Для крупных деталей конструкций следует максимально сократить объем работ по предварительному нагреву перед сваркой и послесварочной термообработке;
4) Сварные детали больше не требуют или требуют лишь незначительной механической обработки;
5) Рабочая нагрузка на сварку может быть сведена к минимуму;
6) Минимизировать деформации и напряжения сварной конструкции;
7) Простота строительства и создание хороших условий труда при строительстве;
8) Максимально использовать новые технологии, механизированную и автоматизированную сварку для повышения производительности труда; 9) Сварные швы легко контролировать, чтобы гарантировать качество соединений.
14. Опишите основные условия газовой резки. Можно ли использовать кислородно-ацетиленовую газовую резку меди? Почему?
Ответ: Основными условиями газовой резки являются:
(1) Температура воспламенения металла должна быть ниже температуры плавления металла.
(2) Температура плавления оксида металла должна быть ниже температуры плавления самого металла.
(3) Когда металл горит в кислороде, он должен выделять большое количество тепла.
(4) Теплопроводность металла должна быть небольшой.
Кислородно-ацетиленовую газовую резку пламенем нельзя применять для красной меди, поскольку оксид меди (CuO) выделяет очень мало тепла, а его теплопроводность очень хорошая (тепло не может концентрироваться вблизи разреза), поэтому газовая резка невозможна.
Время публикации: 06 ноября 2023 г.
