Рис. 3.16. Диаграмма состояния сплавов металлов А и Б, дающих в твердой состоянии эвтектические смеси:

/ — диаграмма состояния; // — кривые охлаждения; /// кристаллическое строение сварного соединения при сварке плавлением без присадочного материала; IV — то же, о присадкой металла А; V — то же, с присадкой металла Б; VI —■ сварное соединение, полученное сваркой давлением

Э(х.+/з)

Рис, 3.17. Диаграмма состояния сплавов металлов А и Б, дающих в твердом состоянии эвтектические смеси и ограниченные твердые растворы:

/ — диаграмма состояния; // — элементарные ячейки а- и Р-растворов; III — кристаллическое строение сварного соединения при сварке плавлением без присадки; IV — сварное соединение, полученное сваркой давлением; V — то же, с присадкой металла А

При данном типе диаграмме состояния свариваемых металлов хорошее сплавление металла шва с основными свариваемыми металлами обусловливается тем, что на кромках каждого металла из расплава надстраиваются зерна того же металла, т. е. имеет место полное соответствие атомно-кристаллического строения, а в связи с этим и создание надлежащей связи. Для работоспособности сварного соединения имеет положительное значение и плавное изменение свойств в пределах сварного соединения. Образование химической неоднородности в таком сварном соединении неизбежно в связи с разной химической природой металлов А и Б. Градиент химической неоднородности (различие в составе соседних участков) тем больше, чем больше величина концентрационного интервала между эвтектической точкой О и чистыми металлами (см. рис. 3.16, отрезки Од и Ог).

При сварке давлением в твердом состоянии образование соединения связано с определенными ограничениями. Отсутствие жидкого раствора и кристаллизации о выделением на кромках однотипных кристаллов, а также отсутствие взаимной, хотя бы ограниченной растворимости свариваемых металлов в твердом состоянии исключают протекание диффузионных процессов на границе раздела. Возможность получения сварного соединения в этом случае целиком зависит от получения надлежащего контакта чистых свариваемых поверхностей, создания максимального количества активных центров и соответствия атомно-кристалли-ческого строения.

Для металлов, образующих эвтектические смеси, но имеющих взаимную ограниченную растворимость (см. рис. 3.1), механизм образования сварного соединения заметно изменяется (см. рис. 3.17). При сварке плавлением в сварочной ванне на кромках свариваемых металлов из жидкого расплава кристаллизуются не чистые металлы, а твердые растворы на основе соответствующих металлов. На кромке свариваемого металла А будут кристаллизоваться кристаллы твердого а-раствора (Б в А), а на кромках металла Б — кристаллы В-раствора (Л в Б).

Растворимость металла Б в А ограничена и изменяется с изменением температуры по линии а—е. Для эвтектической температуры растворимость максимальна и определяется проекцией точки о. на горизонтальную ось, а для нормальной температуры определяется концентрацией, соответствующей точке е. Растворимость А в Б также ограничена (линия б—г), но от температуры в рассматриваемом случае не зависит. Предельная концентрация твердого раствора А в Б определяется точкой г.

Эвтектическая смесь в такой системе состоит не из чистых металлов Л и Б, а из граничных фаз а- и В-растворов. Для растворов типа а, где предельная растворимость элемента Б в элементе Л изменяется с температурой, характерно появление в кристаллах «-частиц В-фазы, которая выделяется при охлаждении в интервале температур от максимальной растворимости Б в А до минимальной