Действительно, при сварке оплавлением полос Из Сплавов АМгб и АК6 коэффициент площади достигал кпл= 2,5-=-3, а при сварке сопротивлением алюминиевых сплавов он также превышал 2.

Зависимость механических свойств соединения, и в особенности его пластичности и ударной вязкости, от величины осадки обычно имеет экстремальный характер. Как недостаточная, так и чрезмерная осадка могут снизить качество соединения. При малой осадке не полностью удаляются из стыка расплавленный металл и окислы, что сказывается на структуре и свойствах самого стыка и прилегающей к нему зоны. При большой величине осадки на катаном металле часто наблюдается резкое искривление волокон.

Величина осадки, определенная зависимостью (25), достаточна для завершения процесса на участках с наиболее глубокими кратерами. Очевидно, что в зоне выступов (точка А, см. рис. 106) соединение осуществится при значительно меньшей осадке. Это подверждается опытами по сварке стержней сечением 30 хЗО мм из низкоуглеродистой стали с осадкой на 1—5,5 мм. Из стыков вырезали по четыре образца с надрезом в плоскости соединения. Уже при Дос = 1 мм отдельные образцы имели высокую ударную вязкость (см. рис. 90, в). Наибольшие значения средней и максимальной ударной вязкости были получены при Аос = 2,5 мм; однако при такой осадке минимальное значение ударной вязкости еще оставалось низким (около 6 кГм/см2). Только при Аос = = 4,5-=-5,5 мм достигали достаточно устойчивых показателей

(mln = 0,6ч-0,7). Однако среднее значение ан, и в особен-

ности его максимальная величина, начинали понижаться в результате неблагоприятного влияния искривления волокон.

Рассмотрим влияние величины осадки на структуру соединения на примере сварки стали. Сталь под слоем жидкого расплава

на некоторой глубине тем большей, чем меньше градиент -ц—*

находится в состоянии частичного расплавления. Рядом с жидким слоем оплавленные зерна как бы плавают в маточном растворе (жидко-твердое состояние); на большем расстоянии от торца твердый остов из нерасплавленных зерен имеет отдельные вкрапления жидкого металла (твердо-жидкое состояние). При хорошо выполненной осадке расплавленный металл и окислы из соединения удаляются. Жидкая фаза из зоны жидко-твердого состояния также относительно легко выдавливается, а сталь, находящаяся в твердо-жидком состоянии, должна закристаллизоваться в ходе пластической деформации, достаточной для компенсации усадки, связанной с возможным застреванием здесь жидких прослоек.

В результате этих процессов непосредственно в стыке остается более чистая и тугоплавкая твердая фаза, а элементы, наиболее

склонные к ликвации (углерод, сера, фосфор), в значительной части растворяются в жидкой фазе и удаляются вместе с ней из соединения. Следствием этого является, в частности, обезуглероживание стыка (рис. 108, а). Связь обезуглероживания с ликвацией углерода подтверждается и тем, что оно наблюдается при сварке в безокислительной атмосфере (например, в азоте высокой чистоты с менее чем 0,005% 02), когда нет оснований ожидать обезуглероживания в результате выгорания углерода. Повышенная чистота металла по сере непосредственно в стыке хорошо видна на отпечатках по Бауману (рис. 108, б). Ширина обезуглерожен-ной зоны, твердость которой, как правило, понижена, зависит от условий оплавления и от величины осадки. Чем шире нагретая зона, тем толще обезуглероженная полоска. С увеличением осадки ширина полоски 8п уменьшается (рис. 109).

По некоторым данным, основанным на применении микроспектрального анализа (59], в зоне соединения перераспределяются элементы (марганец, кремний), не склон- & „ ные к ликвации [146]. Некоторое понижение в этой зоне концентрации марганца при сварке стержней из стали с содержанием около 1,80% Мп установлено также в работе [78] путем микрорентгеновского анализа. Этим методом автор книги изучал распределение хрома, марганца и ванадия в соединении при сварке непрерывным оплавлением труб диаметром 32 мм из стали 12Х1МФ и 12%-ной хромистой стали1.

1 В исследовании участвовали В. А. Багы-рев и В. И. Ханкин.

П А. С. Гельман

Рис. 109. Зависимость ширины обезуглероженной зоны в низкоуглеродистой стали Ст. 3 от величины осадки