Таблица24. Структура ЗТВ на сплаве типа 1201

При сварке металла, содержащего в исходном состоянии фазу 6', обнаруживаются два участка металлургических превращений: полного растворения фазы 6' и частичного растворения фазы 0'. Большие размеры структурных выделений 0' обусловили расширение участка частичного растворения этих выделений по сравнению с другими пластинами, содержащими в исходном состоянии ГП или 0'. При более длительном воздействии тепла на околошовный металл фазовые превращения могут завершаться образованием стабильной 0-фазы. Структурные превращения в ЗТВ предопределяют степень упрочнения и разупрочнения свариваемого металла в зависимости от его исходного состояния (рис. 54). При сварке отожженного металла, естественно, разупрочнения нет.

Существует корреляция между прочностью и твердостью металла при сварке алюминиевого сплава. Поэтому разупрочнение свариваемого металла в ЗТВ удобнее изучать путем замера твердости точек, отстоящих на различном расстоянии от участка сплавления или от оси шва. Подобная картина изменения твердости при АДС сплава

1201 толщиной 5 мм представлена на рис. 55. Исходный материал был предварительно закален с 535 °С в воду и искусственно состарен при 175 °С в течение 10 ч. На некотором расстоянии от границы сплавления отчетливо выявляется провал твердости, который соответствует температуре около 500 °С. После искусственного старения соединения твердость частично восстанавливается на всем протяжении ЗТВ, а провалы на кривой твердости смещаются в зону действия более низких температур. Фи-

год

Рис. 54. Алюминиевый угол фазовой диаграммы А1—Си [4].

зическая сущность «смещения» провала твердости заключается в том, что в результате повторного (после сварки) старения металл упрочняется в зоне закалки в ре-

дого раствора, что сопровождается подъемом твердости, а твердость в участке «отжига» остается практически без изменений. В участке отжига металл подвергался нагреву в интервале температур 500—350 °С. Более удаленные от шва области, находившиеся при 350—170 °С, при повторном старении также упрочняются, но в меньшей степени, что свидетельствует о частичном возврате в процессе сварки. Специфическая картина изменения твердости в ЗТВ зависит от максимальных достигаемых температур и длительности воздействия сварочного цикла на структурные превращения, отражающиеся на прочности (твердости) материала.

Проведен анализ превращений на образцах упрочненного сплава 1201, которые нагревались в условиях, имитирующих термический цикл сварки, со скоростью, близкой к скорости нагрева при сварке (начиная с температуры 280 °С), в ванне расплавленного олова, температура которой равнялась максимальной температуре нагрева образца. Скорость охлаждения изменяли, выбирая ту или иную охлаждающую среду (вода, воздух). Кривые некоторого реального термического цикла на участке охлаждения занимали промежуточное положение между кривыми охлаждения в воде и воздухе. Это объясняется тем, что теплоотвод от ЗТВ в окружающий холодный металл больше, чем при обычном охлаждении на воздухе равномерно нагретых пластин, но меньше, чем при охлаждении пластин под водой. Результаты замеров представлены на рис. 56.

Интенсивность разупрочнения вследствие более полного распада твердого раствора увеличивается с повышением температуры нагрева до 450 °С. Повторное искусственное старение практически не изменяет твердость сплава (см. рис. 56). Распад твердого раствора сопровождается превращением и коагуляцией частиц упрочняющей фазы. При нагреве до 500 °С и увеличением его продолжительности разупрочнение сменяется упрочнением — повышением твердости. Это происходит в результате повторного растворения выделившихся ранее частиц и образования свежего твердого раствора, способного дополнительно упрочняться после искусственного старения. При увеличении продолжительности нагрева при 550 °С или повышении температуры до 600 °С сплав перегревается и расплавляются выделения по границам

HRB (Р'бООН)

Рис. 55. Распределение твердости (сплошные кривые) и максимальной температуры нагрева (штриховые кривые) в ЗТВ при сварке сплава 1201. Нижние ветви кривой твердости соответствуют состоянию после сварки, верхние — после искусственного старения.