которые переходят в частицы а (А1—■ Fe—Si) по мере увеличения содержания кремния. В зависимости от содержания и соотношения железа и кремния, а также условий кристаллизации фазовые составляющие располагаются в виде отдельных включений или эвтектических прослоек по границам зерен. На сплаве АМц эти элементы образуют более сложные выделения Al6(MnFe). Особенности структуры проследим на алюминиево-магниевом сплаве АИгб для АДС и ЭЛС. Использовался металл толщиной 6 мм [52]. Режим однопроходной АДС: U = 22 В, Г = 220.240 A, VCB 17 и 20 м/ч, скорость подачи проволоки диаметром 2 мм —30—50 м/ч; ЭЛС: (Ууск= 60 кВ, vCB = 60 м/ч, / 25 и 35 мА и соответственно заглубление фокуса на 2/3 толщины и на 10—15 мм ниже верхней плоскости листа.

Для исследованных параметров сварки установлено, что характер изменения размеров дендритной ячейки (дендритного параметра) аналогичен изменению размера зерна (рис. 41). Размер ячейки уменьшается при переходе от АДС к ЭЛС, что связано с увеличением скорости охлаждения при кристаллизации от 2400 до 6000 °С/мин. Кроме того при ЭЛС более четко выявляются слои кристаллизации. Во всех швах ЭЛС размер дендритной ячейки в слоях (примерно 6 мкм) в среднем в 2 раза больше, чем между ними (примерно 3 мкм), что соответствует расчетной скорости охлаждения при кристаллизации соответственно 1700 и 7000°С/мин. Расстояние между слоями кристаллизации изменяется в пределах от 75 до 175 мкм. Различие в размерах дендритной ячейки при АДС выражено менее отчетливо. Скорости охлаждения при этом изменяются в пределах 1400—2400 °С/мин. Субструктура шва АДС и ЭЛС сходна. Дендритная ячейка заполнена дислокациями различной формы. При подходе к границе дендритной ячейки наблюдаются "выделения р*-фазы эвтектического происхождения. В областях, непосредственно примыкающих к границе дендритной ячейки, наблюдаются мелкие выделения размером 0,2—0,3 мкм, по-видимому, железоиарганцовистой фазы типа Alr,(MnFe). Такого рода выделения в основном металле в 10—100 раз крупнее. В результате термических напряжений в отдельных ячейках наблюдаются полосы с повышенной плотностью дислокаций, которые вытянуты в направлении [011] и состоят главным образом из дислокационных диполей. Обнаружены следующие различия в структуре швов АДС и ЭЛС: область твердого раствора, находящегося между границами дендритных ячеек, при ЭЛС не содержит субграниц, в то время как в случае АДС в области денд-

iff а, мни.

№ 2,0 2Д 3,0 ЗД 1,0

Рис. 41. Зависимость размера дендритной ячейки (или дендритного параметра) от скорости охлаждения при кристаллизации:

2,4, 7, 8 и 9— экспериментальные точки, соответствующие скоростям охлаждения 2270, 1000, 400, 100 и 75 °С /мин;

3,5, & — точки для слитков полунепрерывного литья диаметром 92, 174 и 370 мм, скорости охлаждения соответственно 1300, 900 н 560 "С/мин; / — охлопывание капли расплава между медными полированными пластинами; А и В — области скоростей охлаждения металла в швах соответственно при АДС

и ЭЛС [521.

ритной ячейки наблюдается субзеренная структура. В случае АДС дислокации в полосах повышенной плотности имеют более «равновесный» характер. Плотность дислокаций, как и при ЭЛС, находится в пределах (2.3) • 10е см-2. Углы разориентировок на границах дендритных ячеек в обоих случаях лежат в интервале 1—30 °. Принято считать, что угол разориентировки для малоугловых границ не превышает 10°.

Измерение концентрации магния проводилось на половине толщины сварного соединения в его центральной части. Градиент концентрации вычислен по формуле

Ус = (сг — с0)/0,5^ср,(III. 1)

где сг—концентрация магния на границе дендритной ячейки; с0— минимальная концентрация магния, равная концентрации равновесного солидуса при температуре начала кристаллизации; г2ср—средний размер дендритной ячейки. Градиент концентрации для ЭЛС в 2,5 раза выше, чем для АДС. Зональная ликвация и выгорание магния в шве не обнаружены.

Особенности микроструктуры металла шва на сплаве 1201 состоят в следующем. Шов представляет собой твердый раствор и мелкодисперсные выделения А12Си вырожденной эвтектики типа а + А12Си и более сложные фазы, содержащие Мп, Ре, Б!. Он имеет типичную для литого состояния при сварке ячеисто-дендритную с переходом в дендритную структуру с высокой плотностью и дисперсностью выделения частиц и упрочняющих фаз. В металле шва иногда обнаруживаются отдельные мелкие микрорыхлоты, расположенные в местах выделения избыточных фаз. Резкое отличие по форме и направленности кристаллов выявляется на швах, полученных при сварке образца сплава 1201 Ь = 6 мм со скоростью 10 м/ч. Непосредственно вблизи границы сплавления структура мелкокристаллическая. Затем формируется структура боковых кристаллов, ориентированных в основном по нормали к изотерме плавления. Вдоль оси шва практически по всей длине образуется центральный кристаллит шириной 1—4 мм при ширине шва 8—10 мм. Форма границы встречи его с боковыми кристаллами может быть очень разнообразной: от прямолинейной до волнообразной, зубчатой или практически неразличимой, представляющей собой плавный переход от одной формы кристаллов к другой. В структуре швов можно наблюдать участки, где зона боковых кристаллов отделяется от центральных протяженным дендритом, участки с глубоким внедрением отдельных центральных кристаллов в зону боковых и наоборот, когда отдельные боковые кристаллы пересекают на значительном расстоянии область центральных. При сварке со скоростью 30 м/ч некоторые признаки формирования центрального кристаллита наблюдаются только в отдельных участках. Увеличение скорости сварки до 50 м/ч полностью исключает появление центрального кристаллита и способствует получению более однородной и мелкокристаллической структуры швы.

Для оценки качества различных структурных зон шва при испытании на ударную вязкость использовали стыки, полученные при ско-