Рис. 2.59. Кривые ударной вязкости образцов с надрезом по Шарпи (состояние — после сварки); содержание титана и бора в швах на уровне Ті ~ - 40010*, В - 40'10"* и алюминия: а — без алюминия; 6-М- 170-10"*; в — А1 - 600-10-*; три уровня содержания азота: / - 8010-*; 2 - 160-Ю'6; и 3 — 240 Ю-6 [971

Т, при которой работа удара составляет ІООДж, °С

200 1М106

Рис. 2.60. Кривые, характеризующие влияние азота на температуру, при которой работа удара при испытаниях металла швов по Шарпи составляет ІООДж; содержание титана и бора в швах на уровне Ті ~ 400-10-*, В ~ 4а 10* и алюминия: /— без алюминия; 2 — А1- 170-10*; 5 — АІ - 600-10-*

на и бора. Увеличение содержания азота при концентрации титана 400-Ю-6 и бора 40 х х Ю-6 резко снижает ударную вязкость.

Введение алюминия в количествах (170.600) 10 6 изменяет структуру и ударную вязкость металла швов (рис. 2.57— 2.59). При введении алюминия и азота возрастает объемная доля первичного феррита (ПФ) и феррита со второй фазой (ФВФ) за счет уменьшения объемной доли игольчатого феррита (ИФ). При введении азота в металл, легированный алюминием, наблюдается повышение температуры перехода в хрупкое состояние (рис. 2.60). Особенно это заметно при содержании алюминия 170- Ю-6. При микролегировании ТЛ—

В—А1 введение азота вызывает снижение ударной вязкости металла швов. Поэтому для обеспечения высокой пластичности швов необходимо уменьшать содержание азота и алюминия в них практически до возможного уровня.

2.11. Поведение азота

при сварке покрытыми электродами

При дуговой сварке покрытыми электродами основными источниками азота являются; атмосфера (воздух), покрытие, сварочная проволока, основной металл. Значительную роль в абсорбции азота играют различные физические, металлургические и технологические факторы (рис. 2.61). Содержание азота в металле низкоуглеродистых швов пытаются всячески ограничить либо связать азот в нитриды (карбонитриды) и управлять их размерами, формой и количеством для получения заданной структуры и свойств сварных соединений.

Рассмотрим некоторые пути ограничения содержания азота в металле сварных швов.

Защита расплавленного металла от воздуха осуществляется путем введения в покрытие газо- и шлакообразующих компонентов. При нагреве и плавлении органических и рутил-органических покрытий происходит деструкция целлюлозы и образуется значительное количество газов и паров СО, С02, Н2, Н20 и др., которые защишают расплавленный металл от воздуха. Газовая защита при нагреве и плавлении покрытий основного вида осуществляется в основном за счет диссоциации карбонатов и фторидов. Взаимосвязь между содержанием азота в металле швов и количеством газов, образовавшихся при нагреве и плавлении покрытия основного вида, приведена на рис. 2.62. Увеличение количества газов от 1000 до 5000 см3/100 г электродного стержня позволяет снизить содержание азота в металле швов в пять раз. Данные о количестве газов, выделяющихся при плавлении электродов с покрытиями различных видов, приведены в табл. 2.10.

Покрытия кислого типа содержат оксиды железа, рутил, карбонаты, алюмосиликаты. При их расплавлении образуется большое количество шлака, хорошо смачивающего расплавленный металл и защищающего его от воздуха.

В табл. 2.11 и 2.12 приведены данные о влиянии толщины покрытия электродов, температуры и времени их прокалки на содержание азота в наплавленном металле 1100].