Рис. 3.14. Влияние разницы температур плавления свариваемых металлов (I) и температурного интервала кристаллизации их сплавов (//) при непрерывном ряде твердых растворов иа химическую неоднородность сварных швов

растворов свойства сплавов должны отличаться от свойств образующих их металлов (рис. 3.15). Для непрерывного ряда твердых растворов изменение свойств должно происходить плавно (рис. 3.15, /) по выпуклой или вогнутой кривой, без скачков. При образовании эвтектик — плавно по прямой (рис 3.15, //). Это важно для сварных соединений, так как постепенное, нескачкообразное изменение свойств благоприятнее влияет на работоспособность сварного соединения, чем скачкообразное, имеющее место в случае образования в сплавах химического соединения (рис. 3.15, ///).

Неблагоприятно для сварных соединений металлов о рассматриваемым типом диаграммы состояния отсутствие аллотропических превращений в твердом состоянии. Отсутствие вторичной пере-

Б,% —

Рис. 3.15. Характер возможного изменения свойств сплавов элементов с разными типами диаграмм состояния

кристаллизации в твердом состоянии приводит к сохранению крупных кристаллитов, образующихся при первичной кристаллизации, в то время как перекристаллизация в связи с полиморфным превращением в твердом состоянии могла бы привести к измельчению зерна и улучшению свойств.

Большое практическое значение имеют сплавы элементов, образующих равновесные механические смеси —. эвтектики (см. табл. 3.1) при кристаллизации из жидкого состояния, и эвтек-тоиды — при вторичной кристаллизации. При образовании таких смесей для формирования сварных соединений важно, образуют ли элементы (компоненты) смеси без ограниченных твердых растворов (рис. 3.16) или же имеют ограниченную взаимную растворимость в твердом состоянии (рис. 3.17). При отсутствии у компонентов ограниченной растворимости сварное соединение, полученное сваркой плавлением (см. рис. 3.16, ///—V), имеет вполне равномерную микроструктуру с постепенным переходом от одного фазового состояния (кристаллы металла А) к другому (кристаллы металла Б).

В жидкой сварочной ванне находится равномерный твердый раствор компонентов А к Б, однако непрерывное контактирование жидкого раствора на одной кромке с компонентом А делает расплав вблизи этой кромки обогащенным компонентом А, а у другой кромки — компонентом Б. Поэтому кристаллизация металла у кромок соответствует сечениям X—X у кромки А и 2—Ъ у кромки Б (см. рис. 3.16, /). При охлаждении сплава 2 до температуры ликвидуса (рис. 3.16, /, точка а) начнется выпадение кристаллов Б, которое будет продолжаться до температуры соли-дуса, которой будет температура эвтектического превращения (точка г). При этой температуре остаток жидкого расплава превратится в равномерную механическую смесь кристаллов Б и А (эвтектику), имеющую состав, соответствующий проекции точки О на горизонтальную ось. Аналогично пройдет кристаллизация сплавов у кромки металла А о той лишь разницей, что первыми начнут выпадать кристаллы металла А.

Таким образом, при сварке плавлением микроструктура и фазовое состояние металла будут постепенно переходить от кристаллов одного металла с малым количеством эвтектики к кристаллам другого металла также с малым количеством эвтектики (см. рис. 3.16, V). Между этими зонами количество эвтектики будет постепенно увеличиваться, и где-то на промежуточных участках должна находиться чисто эвтектическая зона. Поскольку в участках сварного шва, примыкающих к кромкам каждого из свариваемых металлов, кристаллизуется металл о подавляющим количеством кристаллов данного свариваемого металла, обеспечиваются хорошие условия для сплавления основного металла и металла шва, а постепенное изменение структуры и фазового состояния в пределах металла шва обеспечивает плавный переход свойств одного металла к свойствам другого (см. рис. 3.15, //). 149