Рис. 11.2. Изменение состава участков сплавления сварных соединений разнородных сталей при различном содержании легирующего элемента в металле шва (а, а', а") и различной степени проплавле-ния (а, б)

Рис. 11.3. Распределение хрома и никеля в участке сплавления аустенитного металла с неаусте-нитной сталью

ствия сварочной дуги; участка 2, где концентрация легирующего' элемента Ме2 в результате диффузии понижалась от характерной^ для^участка смешения / (по содержанию этого элемента в свариваемой стали) в рассматриваемом случае до нуля; участка 2, где концентрация легирующего элемента диффузионно на малом расстоянии изменяется от его концентрации в участке смешения 1 до наиболее высокого содержания в сварном шве.

Участок 2 должен быть больше участка 3, так как диффузия в нем идет при более низкой температуре в частично закристаллизовавшемся или неоплавленном металле. В наиболее нагретом участке III диффузия идет очень быстро. Распределение легирующего элемента может соответствовать кривой а при меньших степенях проплавления и кривой б при больших степенях про-плавления. Конечно, представленные графики схематичны, и реальное распределение элементов в зоне сплавления может быть несколько иным.

Однако экспериментальные данные Ю. Н. Готальского, относящиеся к распределению хрома и никеля в зоне сплавления аустенитного металла шва с неаустенитной сталью, приведенные на рис. 11.3, подтверждают рассмотренные закономерности.

Рассматривая химическую и соответствующую ей структурную неоднородность разнородных сталей в участке сплавления, надо иметь в виду, что говоря о каком-то составе участка сплавления, определенном степенью проплавления и долей участия в его формировании основного и присадочного материалов, рассматривают усредненный состав, соответствующий большей части рассматриваемой зоны.

Наряду с усредненным составом (см. рис. 11.2, участок /) в зоне сплавления будут и другие переменные составы, в основном в участке, примыкающем к свариваемой стали и в меньшей степени в участках, примыкающих к металлу шва. Размеры участков 2 и 3 будут зависеть от условий сварки — степени проплавления, перегрева металла сварочной ванны, продолжительности существования ванны, продолжительности пребывания при высокой температуре в твердом состоянии и др.

Состав, фазовое и структурное состояние металла в зоне сплавления, а также его свойства будут зависеть от состава свариваемой стали и присадочного материала, степени проплавления. Учитывая переменный состав зоны сплавления, строение и свойства будут относиться к состоянию, близкому к тому, в котором находится основная часть этой зоны (участок /). Оценить состав и структурное состояние металла, зоны смешения можно по структурной диаграмме (рис. 11.4).

На структурной диаграмме, представленной на рис. 11.4, точками /—9 отмечены структурные состояния, соответствующие усредненным составам свариваемых сталей и сварочных присадочных материалов: / — свариваемой низколегированной стали; 2 и 3 — присадочных материалов соответственно типа 08X18Н10 и типа Х25Н13; 4 и 5 —свариваемых хромистых сталей соответственно с 13 и 28 % Сг. Прямые, соединяющие точки 1 и 2, 1 и 3,

Рис. 11.4. Определение структурного состояния зон смешения в сварных соединениях разнородных сталей по структурной диаграмме