В связи с этими результатами, а также данными работы [197] возникает два вопроса. Во-первых, является ли Тсв = 900 ■+■ 950° С нижним температурным пределом, при котором возможно прочное соединение железа и низкоуглеродистой стали. Ряд данных показывает, что это не так. Дж Хем получал равнопрочное соединение железа практически без деформации уже при Тсв = 500° С (см. § 2) на образцах, разорванных в глубоком вакууме и имеющих, как следствие, атомночистые поверхности [188]. При большой степени деформации, обеспечивающей удаление из стыка окислов, удавалось хорошо сварить сталь при температуре 180° С [190].

В условиях Р, Г-процессов с небольшой деформацией, характерной для опытов [185] и [197], не удается при низкой температуре разрушить окисные пленки, что и является основной причиной плохого качества соединений. При сварке низко углеродистой стали в вакууме 5-10~6 мм рт. ст. с нагревом в течение времени, достаточного для восстановления окисных пленок на этой стали (1 ч при 700° С, 16 мин при 800° С, см. § 4. гл. VIII), получили прочные соединения без дефектов (рис. 54) [34].

Во-вторых, требует объяснения положительное влияние мелкозернистой структуры на свариваемость. Попытка связать это влияние с большей вероятностью совпадения кристаллографических плоскостей у соединяемых зерен малого размера неубедительна [185]. По-видимому, любое повышение свободной энергии металла (за счет наклепа, увеличения поверхности границ зерен и т. д.), высвобождаемой при сварочном нагреве, должно увеличивать подвижность атомов — облегчать создание активных центров — и

LPhc. 54. Микроструктура соединения (нагрев до 700° С, I ч, вр* р~2 в кГ/мм* в вакууме 5-Ю-8 мм рт. cm )■Р zfiKllMM

а-сварка низкоуглеродистой стал» в состоянии поставки- fi ™

t ™ьного 01„уска при гоо» с » теЧе„ие,,. ZSZïïttZГГхКТїїї

способствовать развитию рекристаллизации, улучшая этим условия сварки.

Для проверки этого положения сварили образцы из стали Сг. 3 (Тсв = 700° С, / = = 1 ч, р ~ 2,8 кПим2, вакуум 5-10~6 мм pm. cm) в состоянии поставки и после отпуска в вакууме (700° С, 1ч). В первом случае в результате рекристаллизации линия соединения металлографически не выявляется в то время как во втором она отчетливо видна (рис. 54). Из этого, однако, не следует, что предварительный наклеп всегда полезен при сварке давлением. Например, стыковая сварка оплавлением труб из стали 12Х2МФБ, наклепанной до критической степени деформации, сопровождалась в околошовной зоне рекристаллизацией с таким ростом зерна, который приводил к недопустимому охрупчиванию соединения [40]. Необходимость осуществления сварки давлением с контролируемой степенью рекристаллизации подчеркивается и в работе [77].

С повышением в стали (в опытах [185] нелегированной) содержания углерода и неизменных условиях опыта, т. е. при постоянных значениях давления и продолжительности нагрева, температурный интервал сварки в твердом состоянии уменьшается (рис. 55). Повышение его нижнего

предела связано с упрочняющим воздействием углерода на аусте-нит, верхний жс предел, естественно ограничивается температурой солидуса.

При сварке в твердом состоянии железа и стали соединение с высокой пластичностью возможно только при наличии в нем общих зерен без окисных включений. При быстром нагреве даже в условиях, затрудняющих окисление, такое соединение без значительной пластической деформации осуществимо в сравнительно узком температурном интервале 1050—1250° С. При длительном нагреве в вакууме, что не соответствует условиям Р, Т-процессов, соединение высокого качества можно получить, нагревая его до более низкой температуры (например, для стали Ст.З 700° С).

Для железа и низкоуглеродистой стали температурный интервал сварки в твердом состоянии в основном определяется требованиями к структуре стыка. При сварке упрочненных сталей этот интервал дополнительно ограничивается условиями сохранения

то

600\_і_і_1—1

О 0,5 1,0 1,5 %

Содержание углерода

Рис. 55. Температурный интервал (заштрихован) сварки давлением без оплавления сталей с различным содержанием угле* рода [Щ]