границ зерен (границ раздела). Причем, влияние этих границ зависит от их расположения по отношению к направлению диффузионного потока: продольные ускоряют диффузию, поперечные — замедляют [6]. В результате температурная зависимость коэффициента диффузии в поликристалле с раздробленной структурой может иметь криволинейный характер, а не прямолинейный, как это имеет место при диффузии в металле с более крупным зерном.

Исходя из изложенного, можно согласиться с утверждением, что в большинстве проведенных исследований по диффузии углерода условия интегрирования расчетных уравнений не соответствуют действительным условиям протекания диффузионных процессов [5]. В имеющейся литературе можно найти экспериментальные данные, которые показывают, что кривые, построенные в координатах «концентрация — глубина проникновения» в случае реактивной диффузии, имеют иной ход, чем при атомной диффузии.

Наконец, в результате исследований некоторых процессов, «обусловленных реактивной диффузией в твердом теле, получены данные, которые показывают, что сложившееся представление о механизме этой диффузии нуждается в уточнении, особенно если она протекает в температурных условиях, подобных условиям эксплуатации сварных соединений разнородных сталей. Так, при исследовании окисления армко-железа и электролитического кобальта в области средних температур (400—650° С) получено значение кажущейся энергии активации значительно меньше, чем это следует из классического представления о процессе диффузии [37].

Изложенное позволяет заключить, что к настоящему времени не полностью раскрыта природа структурной неоднородности, образуемой в нестабильной зоне сплавления разнородных сталей. Не полностью раскрыт и механизм образования этой неоднородности. Сложившееся представление о природе и механизме образования структурной неоднородности в зоне сплавления разнородных сталей не учитывает возможного изменения растворимости углерода в условиях зоны сплавления разнородных сталей, состояния карбидной фазы, от которого должна зависеть скорость процесса перераспределения углерода между твердым раствором и этой фазой, а также величины зерна, которая существенно сказывается на коэффициенте диффузии элемента. Сложившееся представление не учитывает также наличия в зоне сплавления разнородных сталей специфических факторов, например напряженного состояния, вызываемого различием коэффициентов температурного расширения сплавляемых металлов, в силу которых перемещение углерода должно представлять более сложный диффузионный процесс, чем процесс, описываемый известными уравнениями диффузии. Поэтому сложившееся представление о природе и механизме образования структурной неоднородности в зоне сплавления разнородных сталей требует уточнения.

Сварка разнородных сталей

4

СТАБИЛИЗАЦИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ МЕТАЛЛА ЗОНЫ СПЛАВЛЕНИЯ РАЗНОРОДНЫХ СТАЛЕЙ

1. Механизм влияния структурной неоднородности нестабильной зоны сплавления на работоспособность сварного соединения О влиянии механической неоднородности сварного соединения на его работоспособность известно давно. Еще Н. О. Окерблом показал, что характер деформирования и место разрушения сварного соединения при его растяжении зависит от степени отличия (соотношения) предела прочности основного металла и металла шва. В это же время А. М. Макара и Б. С. Касаткин, испытывая сварное соединение на изгиб, установили, что угол загиба также зависит от соотношения прочностных характеристик основного металла и металла шва. По полученным ими данным даже сравнительно небольшое изменение этого соотношения вследствие снижения прочности металла шва по сравнению с прочностью основного металла вызывает локализацию деформации в шве, что сопровождается уменьшением угла загиба сварного соединения. При исследовании1 причин преждевременных разрушений стыков трубопроводов в процессе их эксплуатации установлено, что разрушения эти вызваны различием пределов текучести основного металла и металла шва.

Последующие экспериментальные, а также расчетные исследования напряженного состояния и характера деформирования образцов показали, что при наличии в испытуемом образце мягкого, т. е. с пониженными прочностными свойствами (предел текучести, временное сопротивление), или твердого (повышенные прочностные характеристики) слоя деформация образца и место его разрушения зависят от относительной толщины этих слоев (и), представляющей собой отношение их толщины к толщине (диаметру) образца. Если относительная толщина слоя имеет значительную величину