температуре, обозначают а, а соответствующую более высокой, — В, у.

Полиморфные превращения как при нагреве, так и при охлаждении имеют большое значение, они влияют на кристаллическую структуру, зернистость, свойства металлов и сплавов.

При перекристаллизации зародыши новых зерен возникают, как правило, на границах старых. Число зародышей и скорость их роста зависят от скорости нагрева и величины перенагрева, скорости охлаждения и переохлаждения. Это позволяет влиять на размер зерен металлов и сплавов.

Особое значение процессов вторичной кристаллизации для сварных швов имеет несколько аспектов. Во-первых, при охлаждении после сварки, если металл сварного шва (закристаллизовавшейся сварочной ванны) подвергается вторичной кристаллизации, нарушается неблагоприятное строение в виде вытянутых столбчатых кристаллов и возникает новая, более мелкозернистая структура, часто из мелких равноосных зерен. Во-вторых, перегретые при сварке плавлением или давлением зоны основного металла можно вновь сделать мелкозернистыми в результате дополнительного нагрева с малым перенагревом выше температуры полиморфного превращения с последующим охлаждением с той или иной скоростью.

В-третьих, при сварке металлов давлением в твердом состоянии после обеспечения надлежащего контакта и создания активных центров при перекристаллизации в твердом состоянии, сопровождающейся образованием и ростом новых зерен, происходит их прорастание через бывшую границу раздела и повышение качества и свойств сварного соединения. Немаловажную роль играют и процессы диффузии, которые существенно ускоряются, особенно при некоторых видах полиморфных превращений. Такой эффект улучшения свойств сварного соединения при полиморфном превращении иногда используют, подвергая сварное соединение при сварке давлением многократным циклическим нагревам и охлаждениям с переходом через температуру превращения.

3.4. ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ СПЛАВОВ И ИХ ЗНАЧЕНИЕ ПРИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ МЕТАЛЛА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

В промышленности чаще всего применяют не чистые металлы, а сплавы двух или нескольких элементов на основе какого-либо одного металла. Так, стали — сплавы на основе железа содержат углерод, марганец, кремний, а в специальных случаях никель, хром, молибден и другие элементы. Содержание железа составляет обычно более 90 % и только у отдельных сталей со специальными свойствами — более 60 %.

Большое значение имеют сплавы на основе алюминия, содержащие магний, медь, цинк и другие элементы, сплавы на основе меди 38

е добавлением цинка, олова, алюминия и др., сплавы на основе титана, содержащие железо, и др.

Путем термообработки можно в широких пределах изменять физические и механические свойства большей части промышленных сплавов. Возможность изменения свойств сплавов путем термообработки, их свариваемость, структура и свойства сварных соединений и, что очень важно, возможность получения надежного соединения при сварке сплавов на основе разных металлов определяются природой сплавов, их строением, фазовым состоянием и составом, изменениями, происходящими при нагреве и охлаждении как в процессе термообработки, так и в процессе сварки.

Как правило, элементы, образующие металлический сплав, в жидком состоянии полностью взаиморастворимы, т. е. образуют однородный материал с равномерно распределенными в объеме атомами элементов. Однако имеется ряд металлов, не смешивающихся друг с другом даже в жидком состоянии (табл. 3.1). Такие элементы, естественно, не могут образовывать сплавов, свариваемых методами сварки плавлением, а их сварка давлением в твердом состоянии — сложная задача. При переходе жидкого однородного сплава в твердое состояние в нем могут происходить различные изменения, связанные с полиморфными превращениями основы сплава, с взаимодействием элементов, составляющих сплав.

Это взаимодействие можно объяснить тем, что элементы добавки и в твердом состоянии полностью или частично растворяются в металле—основе, предел насыщения раствора может быть ограниченным и изменяться с изменением температуры. В ряде случаев составляющие сплава образуют механические смеси либо самих компонентов сплава, либо ограниченных по концентрации твердых растворов. Составляющие сплава могут образовывать химические соединения, которые, в свою очередь, могут оставаться свободными, а могут взаимодействовать с основой, в частности растворяться в ней. Могут быть и другие формы взаимодействия составляющих сплава в твердом состоянии. Важно то, что каждая из них по-своему влияет на свойства сплава и особенно на его поведение при соединении сваркой, а после образования сварного соединения — на его свойства.

Сплав двух или нескольких элементов после перехода из жидкого состояния в твердое может быть в виде твердых растворов, в виде механической смеси фаз и в виде химических соединений. Кроме того, могут существовать и промежуточные состояния, а также сочетания указанных состояний. Характер взаимодействия элементов, образующих сплав (см. табл. 3.1), имеет большое значение для сварки. Лучше всего должны свариваться элементы, дающие непрерывный ряд твердых растворов, хуже — дающие ограниченные твердые растворы, еще хуже — дающие химические соединения и невзаимодействующие.