2. Факторы,

определяющие образование и степень развития структурной неоднородности в нестабильной зоне сплавления

Если исходить из сложившегося уже представления о природе и механизме образования структурной неоднородности в зоне сплавления разнородных сталей, то становится очевидным, что появление этой неоднородности и степень ее развития должны определяться теми факторами, которые способствуют перемещению углерода из менее легированного металла в более легированный. Таким фактором может быть прежде всего температура, так как большинство конструкций, изготовляемых из разнородных сталей, работают при повышенных температурах. В этих условиях увеличивается подвижность атомов элементов, входящих в состав металла, что должно способствовать указанному перемещению углерода.

На процесс образования структурной неоднородности в зоне сплавления разнородных сталей существенное влияние оказывает также время выдержки сварного соединения при повышенных температурах, так как степень развития неоднородности определяется количеством перемещенного углерода. Следовательно, вторым фактором, способствующим перемещению углерода в зоне сплавления разнородных сталей, может быть время выдержки ее при высоких температурах.

Результаты исследований показывают, что температура нагрева сварного соединения и время выдержки при ней действительно настолько влияют на образование и степень развития структурной неоднородности в зоне сплавления разнородных сталей, что их можно считать определяющими факторами. Подтверждением сказанному является рис. 49, на котором в виде графиков приведены изменения ширины обезуглероженной прослойки, характеризующей степень развития структурной неоднородности. Данные получены при нагреве сварного соединения углеродистой стали марки СтЗ с аустенитным металлом типа Х25Н13. Отчетливо видно, что в исследуемом сочетании сплавляемых металлов структурная неоднородность обнаруживается уже при нагреве до 350° С. Однако существенное развитие она получает при температурах выше 550° С. Наиболее интенсивно развивается эта неоднородность при температурах выше 600° С. Особо сильное развитие она получает при температуре 800° С. В области этой температуры структурная неоднородность получает заметное развитие даже при выдержках, исчисляемых минутами.

В зоне сплавления, нагретой до температур выше критической точки АСе, структурная неоднородность, характерная для нестабильной зоны сплавления разнородных сталей, отсутствует. В этом случае наблюдается лишь изменение структуры углеродистой

►или, заключающееся в постепенном увеличении ферритных учлстков в направлении границы сплавления (рис. 37). При нагре-т- в области температур до 350° С характерной структурной неоднородности не наблюдается даже в том случае, если менее легиро-пниным металлом является обычная углеродистая сталь марки СтЗ, которая практически не содержит элементов, связывающих углерод в стойкие карбиды.

Что касается времени выдержки, то с его увеличением степень Мявития структурной неоднородности также увеличивается. Не» интенсивность ее увеличения при этом заметно снижается, если

300 400 500 600 700 ВОО Г?С

Ьап.

¡.0 2,5 2,0 1,5 1.0 0.5 0

100 150 200 250 Т,ч

Рис 49. Зависимость ширины обезуглероженного слоя в зоне сплавления аустенитного металла Х25Н13 с углеродистой сталью СтЗ от температуры нагрева (а) и времени выдержки (б) при повышенной темпе-ратуре.

о ней судить по уширению обезуглероженной прослойки. Особенно сильно замедляется развитие структурной неоднородности с увеличением времени выдержки при нагреве до температур выше 600° С. Здесь увеличение ширины обезуглероженной зоны при выдержках более 200 ч происходит настолько медленно, что время выдержки порядка 300 ч можно считать вполне достаточным для экспериментальной проверки того или иного фактора, определяющего образование и степень развития структурной неоднородности в зоне сплавления разнородных сталей.

Кроме температуры нагрева и времени выдержки при ней факторами, определяющими перемещение углерода в зоне сплавления разнородных сталей, считают такие: а) сосуществование в зоне сплавления жидкой и твердой фаз; б) различие кристаллических решеток сплавляемых металлов по растворимости углерода; в) существенное различие содержания углерода в сплавляемых металлах; г) наличие в одном из сплавляемых металлов элементов с большим сродством к углероду, чем железо или другие карбидо-образующие элементы, содержащиеся во втором сплавляемом.