к ближайшим границам. При этом температура является главным, а давление второстепенным параметрами процесса, и он идет, в основном подчиняясь закономерностям спекания.

Некоторые кинетические зависимости при сварке сталей требуют для объяснения привлечения трехстадийной схемы процесса, по которой диффузионная сварка металлов начинается с очистки их поверхности от окислов; до завершения очистки (или образования соединения между окисными пленками за счет медленного процесса трансляции связей в окислах) образование полноценного соединения невозможно [31].

Влияние окисных пленок на кинетику процесса специально изучали при сварке в вакууме ~5-10-6 мм рт. ст. углеродистой и аустенитной стали [31]. Образцы из стали Ст.З сваривали при р = 2 кГ/им2, Т = 1000° Си t — 1-г-Ш мин по двум вариантам: а) после предварительного окисления на воздухе при Т = 400° С с образованием окисной пленки толщиной около 600 А образцы нагревали в вакууме в зажатом состоянии (см. рис. 162, а и б) с естественной окисной пленкой, образовавшейся после механической обработки торцов и вылеживания на воздухе (см. рис. 162, б).

Во втором варианте образцы при сварке зажимали после предварительного их вакуумного нагрева в разведенном состоянии для полной по возможности очистки соединяемых поверхностей до начала сварки. Если при сварке предварительно очищенных образцов установившиеся значения механических свойств, и в частности относительного удлинения, достигаются уже за I - 1 мин, то при сварке предварительно окисленных образцов для этого требуется 4—12 мин (меньшее значение / соответствует получению установившихся показателей прочности). Наличие на соединяемых поверхностях в исходном состоянии сравнительно толстой пленки окислов не сказалось на установившихся значениях ни показателей прочности, ни относительного удлинения. Это указывает на то, что в ходе достаточно длительного нагрева (в проведенных опытах ~16 мин) окислы успевают полностью восстановиться и, как следствие, не влияют на свойства соединения.

Влияние процесса очистки поверхности от окислов на кинетику формирования соединения отчетливо выявилось при сварке предварительно окисленных образцов из сталей Ст.З и Х18Н9Т. Для этого сопоставляли кинетические зависимости = / (г), где Ц — контактное электросопротивление образцов (см. § 2), с зависимостями предела прочности и ударной вязкости от /. На рис. 167 представлены зависимости Я, ав и ан от I для стали Ст.З, сваренной при температуре 1000° С. Нагрев производили при зажатых торцах, так как ранее было показано (см. § 2), что восстановление окислов на низкоуглеродистой стали при ее нагреве в вакууме идет с близкими скоростями на свободной и зажатой поверхностях. Равнопрочность соединения достигается задолго до достижения 260

установившегося значения сопротивления, т. е. до полной очистки поверхности от окислов. Однако установившееся значение ударная вязкость приобретает намного позднее. Характерно, что момент достижения ан = const совпадает по времени с завершением очистки поверхности от окислов, т. е. при

Аналогичные опыты на стали Х18Н9Т проводили в двух вариантах: а) предварительно окисленные образцы сначала нагревали в вакууме до Тсв в незажатом состоянии (в течение t0 = tce), а затем после приложения заданного давления(р=2,5к/7лш2) выдерживали при Тсв 1—32 мин; б) такие же образцы нагревали до Тсв в зажатом состоянии. Эти эксперименты подтвердили результаты, полученные в опытах со сталью Ст.З.

В случае сварки с предварительным нагревом в незажатом состоянии (рис. 168, а) установившееся значение ударной вязкости было получено при t, соответствующем достижению R = Rmia-Таким образом, если предварительный нагрев (длительностью ta)

I ад

4 В 12 16 20 24 28 32 пин

Рис. 167. Влияние длительности сварки на механические свойства соединения и контактное электросопротивление предварительно окисленных образцов из стали Ст.З: 7" = 1000° С; р = 2 кГ/лш2; вакуум ~5-10"6 мм рт. ст.:

О — разрушение по стыку; 0 — разрушение по основному металлу

100

60

20

Ц 8 12 16 20 24 2В чин 6)

Рис. 168. Влияние длительности нагрева на механические свойства соединения и контактное сопротивление предварительно окисленных образцов из стали

ее'-

(Г = 1100° С;

то же, сварка с нагревом в зажатом состоянии (О — ф — разрушение по основному металлу)

а — сварка после нагрева в незажатом состоянии

р == 2.5 кГ/мм2; to = разрушение по стыку;