Рис. 5.1. Распределение максимальных температур (а), предопределяющих строение ЗТВ сварного соединения (в) в соответствии с диаграммой состояния

системы Ре—С (б)

при температуре 20—768 °С изменяется прямолинейно от 2,86 X X 10 4 до 2,895-Ю-4 мкм. При температуре 768 °С происходит магнитное превращение а-Ре, тип решетки и прямолинейное изменение его параметра сохраняются, но магнитные свойства в результате изменений в атоме меняются. Эта модификация а-Ре существует в интервале 768—911 °С, обозначается В-Ре. Выше температуры 911 °С устойчивой становится модификация у-Ре с ГЦК решеткой с параметром от 3,64.10~4 при 911 °С до 3,67- 1ГГ* мкм при 1390 °С, когда -у-Ре снова переходит в объемно-центрированную модификацию б-феррита. Параметр решетки б-ре изменяется от 2,925. Ю-4 при 1390 °С до 2,93-10~4 мкм при 1535 °С. 70

Рассмотрим условия превращения фаз на примере охлаждения из жидкого состояния сплава концентрации К, содержащего углерода менее 0,1 % (рис. 5.1, б).

Первичная кристаллизация сплава начинается в точке / (рис. 5.1, б) с выделением кристаллов б-Fe, причем в процессе кристаллизации концентрация жидкости будет изменяться по линии АВ (часть линии ликвидус), а концентрация твердой фазы— по линии АН (часть линии солидус). В интервале точек 2—3 жидкая фаза отсутствует, имеется лишь твердый раствор б-Fe. При охлаждении ниже точки 3 начинается полиморфное превращение б-Fe - 7-Fe, причем концентрация этих фаз изменяется в соответствии с положением линий HN и JN. В интервале точек 4—5 структура полностью аустенитная, а в интервале точек 5—6 (межкритическом) сплав состоит из a-Fe и y-Fe.

В зависимости от содержания углерода различают три группы сталей: эвтектоидные с содержанием 0,8 % С, структура которых при температуре ниже 727 °С состоит только из перлита; доэвтек-тбидные с содержанием С 0,8 %, структура которых состоит из смеси феррита и перлита, и заэвтектоидные с содержанием С — = 0,8—2,0 %, имеющие перлитно-цементитную структуру.

Конкретное содержание углерода в феррите в двухфазной ау-стенитно-ферритной области зависит от температуры нагрева в а + Y-области.

Строение зоны термического влияния. Рассмотренные данные позволяют схематически представить строение сварных соединений в соответствии с диаграммой состояния и максимальной температурой, достигаемой в отдельных точках зоны термического влияния (см. рис. 5.1). Протяженность отдельных участков возрастает с уменьшением градиента распределения максимальных температур нагрева. Зависит она и от содержания химических элементов в стали и, прежде всего, от количества углерода.

Участок / —■ металл шва. Участки //, ///, IV, прилежащие к линии сплавления, образуются в сварных соединениях сталей, претерпевающих перитектическую реакцию, что, в частности, характерно для низкоуглеродистых сталей с содержанием углерода до 0,5 %.

Характерным для данных участков ЗТВ является образование высокотемпературной химической микронеоднородности, следствием которой может явиться существенное снижение технологических и служебных свойств сварных соединений.

В общем случае в зоне сплавления, как известно, так же как и в металле шва, возникают границы двух типов — первичные и вторичные. Считается, что первичные границы образуются в ЗТВ у линии сплавления вследствие образования и кристаллизации жидкой фазы. По литературным данным, средний уровень ликвации на первичных границах достигает по Si 140—150 %, по Мо 140 %, по Сг 125—130 % и по С 150 %.