РИС. 24, «кр„™е«^;1:,™?"нои до 16 "™ 1971. то,

15-20» хрома) хромонХшсм я™" ° 06ь,™0,, '««держащем

Рис. 26. Микроструктура зоны сплавления перлитной стали с аустенитным металлом, содержащим 37,7% никеля, полученная при травлении по методу выявления мартенситной прослойки, XI ООО.

жания этого элемента увеличивается ширина образующейся в зоне сплавления мартенситной прослойки. При чрезмерно низком его количестве мартенситная структура образуется во всем сечении шва. В этом случае неизбежно возникают холодные трещины, располагающиеся вдоль шва по его середине (рис. 27).

Таким образом, можно считать, что повышение содержания никеля в аустенитном металле является одним из способов сужения мартенситной прослойки, образующейся в зоне сплавления его с перлитной сталью, причем довольно эффективным. Однако он не всегда может быть применен в сварочном производстве, и поэтому необходимо применить другой способ регулирования ширины рассматриваемой прослойки.

Согласно существующему представлению, возникновение мартенситной прослойки в зоне сплавления аустенитного металла с перлитным обусловлено недостаточным перемешиванием жидкого металла сварочной ванны у ее границы. Длительное время принято было считать, что металл шва в поперечном сечении имеет одинаковый химический состав. Такое мнение обосновывалось тем, что металл сварочной ванны должен быть хорошо перемешан в результате механического действия дуги, под воздействием сил электрического происхождения, а также конвекции, вызываемой нагревом

Рис. 27. Трещина в металле шва, об-

тТстаВлШиаСтЯ3ПРИ СВЗРКе У"ервдис той стали СтЗ аустенитной тюволп-

кои Св-02Х19Н9 с большим Р (Ж проваром.\ои/0)

различных зон жидкого металла ванны до различных температур. Лишь недавно установлено, что обнаруживаемый в металле шва непосредственно у границы сплавления слой промежуточного состава формируется уже в сварочной ванне [63]. Рассматривая схему сварочной ванны как участок сужающегося канала (желоба) с движущейся в нем жидкостью, автор этой работы установил те факторы, которые определяют формирование указанного слоя. Таким фактором является, прежде всего, неизбежное образование у стенок канала слоя жидкости, скорость движения которой в этом слое значительно меньше, чем в слоях, удаленных от стенок. Особенно четко выделяется этот слой в потоке с турбулентным движением, которое характерно для сварочной ванны.

Для выяснения причины указанного изменения в скорости движения жидкого металла у границы сварочной ванны использовано известное в гидродинамике положение, что скорость движения жидкости в трубе изменяется в ее сечении (от стенки до оси трубы) по закону, который выражается кривой, асимптотически приближающейся к параболе. Математически это изменение определяется выражением

о/5= 2[1— (V//?)2],

где V— истинная скорость движения жидкости в трубе на данном расстоянии от ее оси; д — средняя скорость течения жидкости в трубе по поперечному сечению; V — кинематический коэффициент вязкости (кинематическая вязкость), равный отношению вязкости жидкости к ее плотности.

Приведенное выражение показывает, что изменение скорости движения жидкости в трубе является функцией радиуса трубы:

Следовательно, ширина слоя, в котором значительно снижается скорость движения жидкости, зависит от диаметра трубы (канала). Поэтому, исходя из указанной схемы сварки, можно считать, что ширина переходного слоя, образуемого в зоне сплавления сварного соединения разнородных сталей, должна изменяться с изменением размеров поперечного сечения (ширины и глубины) сварочной ванны. В таком случае ее можно регулировать с помощью тех же факторов, которые изменяют указанные размеры сварочной ванны. К таким факторам относится прежде всего режим сварки.

Расчеты [63] показали, что с изменением режима сварки (увеличением силы сварочного тока и снижением скорости сварки) действительно можно заметно изменить ширину переходного слоя: она будет находиться в пределах 0,25—0,6 мм. Проведенные впоследствии эксперименты качественно подтвердили теоретические предположения, была лишь несколько скорректирована количественная оценка возможной ширины переходного слоя. Для обычных режимов ручной и автоматической сварки ее предложено считать в пределах 0,25—0,5 мм [63].