1. Quali sono le caratteristiche della struttura cristallina primaria della saldatura?
Risposta: Anche la cristallizzazione del bagno di saldatura segue le regole di base della cristallizzazione generale dei metalli liquidi: la formazione di nuclei cristallini e la crescita di nuclei cristallini. Quando il metallo liquido nel bagno di saldatura solidifica, i grani semifusi sul materiale madre nella zona di fusione diventano solitamente nuclei cristallini.
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Quindi il nucleo cristallino assorbe gli atomi del liquido circostante e cresce. Poiché il cristallo cresce nella direzione opposta a quella di conduzione del calore, cresce anche in entrambe le direzioni. Tuttavia, poiché vengono bloccati dai cristalli adiacenti in crescita, il cristallo forma cristalli con morfologia colonnare sono chiamati cristalli colonnari.
Inoltre, in determinate condizioni, il metallo liquido nella vasca fusa produrrà anche nuclei cristallini spontanei durante la solidificazione. Se la dissipazione del calore viene effettuata in tutte le direzioni, i cristalli cresceranno uniformemente fino a diventare cristalli granulosi in tutte le direzioni. Questo tipo di cristallo è chiamato È un cristallo equiassico. I cristalli colonnari sono comunemente visibili nelle saldature e, in determinate condizioni, possono apparire anche cristalli equiassici al centro della saldatura.
2. Quali sono le caratteristiche della struttura di cristallizzazione secondaria della saldatura?
Risposta: la struttura del metallo saldato. Dopo la cristallizzazione primaria, il metallo continua a raffreddarsi al di sotto della temperatura di trasformazione di fase e la struttura metallografica cambia nuovamente. Ad esempio, quando si saldano acciai a basso tenore di carbonio, i grani della cristallizzazione primaria sono tutti grani di austenite. Quando raffreddata al di sotto della temperatura di trasformazione di fase, l'austenite si decompone in ferrite e perlite, quindi la struttura dopo la cristallizzazione secondaria è principalmente ferrite e una piccola quantità di perlite.
Tuttavia, a causa della velocità di raffreddamento più rapida della saldatura, il contenuto di perlite risultante è generalmente maggiore del contenuto nella struttura di equilibrio. Maggiore è la velocità di raffreddamento, maggiore è il contenuto di perlite e minore è la ferrite, migliorano anche la durezza e la resistenza. , mentre la plasticità e la tenacità sono ridotte. Dopo la cristallizzazione secondaria si ottiene la struttura attuale a temperatura ambiente. Le strutture di saldatura ottenute da diversi materiali di acciaio in diverse condizioni del processo di saldatura sono diverse.
3. Prendendo come esempio l'acciaio a basso tenore di carbonio per spiegare quale struttura si ottiene dopo la cristallizzazione secondaria del metallo saldato?
Risposta: Prendendo come esempio l'acciaio a basso contenuto plastico, la struttura di cristallizzazione primaria è l'austenite e il processo di trasformazione della fase allo stato solido del metallo saldato è chiamato cristallizzazione secondaria del metallo saldato. La microstruttura della cristallizzazione secondaria è ferrite e perlite.
Nella struttura di equilibrio dell'acciaio a basso tenore di carbonio, il contenuto di carbonio del metallo saldato è molto basso e la sua struttura è costituita da ferrite colonnare grossolana più una piccola quantità di perlite. A causa dell'elevata velocità di raffreddamento della saldatura, la ferrite non può essere completamente precipitata secondo il diagramma di fase ferro-carbonio. Di conseguenza, il contenuto di perlite è generalmente maggiore di quello della struttura liscia. Un'elevata velocità di raffreddamento raffinerà anche i grani e aumenterà la durezza e la resistenza del metallo. A causa della riduzione della ferrite e dell'aumento della perlite, aumenterà anche la durezza, mentre diminuirà la plasticità.
Pertanto, la struttura finale della saldatura è determinata dalla composizione del metallo e dalle condizioni di raffreddamento. A causa delle caratteristiche del processo di saldatura, la struttura del metallo saldato è più fine, quindi il metallo saldato ha proprietà strutturali migliori rispetto allo stato fuso.
4. Quali sono le caratteristiche della saldatura di metalli diversi?
Risposta: 1) Le caratteristiche della saldatura di metalli diversi risiedono principalmente nell'ovvia differenza nella composizione della lega del metallo depositato e della saldatura. La fusione della saldatura cambierà a seconda della forma della saldatura, dello spessore del metallo di base, del rivestimento o del flusso dell'elettrodo e del tipo di gas protettivo. Anche il comportamento della piscina è incoerente,
Pertanto, anche la quantità di fusione del metallo base è diversa e cambierà anche l'effetto di diluizione reciproca della concentrazione dei componenti chimici del metallo depositato e dell'area di fusione del metallo base. Si può vedere che i diversi giunti saldati metallici variano con la composizione chimica non uniforme dell'area. Il grado non dipende solo dalla composizione originale del materiale di saldatura e di apporto, ma varia anche con i diversi processi di saldatura.
2) Disomogeneità della struttura. Dopo aver sperimentato il ciclo termico di saldatura, in ciascuna area del giunto saldato appariranno strutture metallografiche diverse, correlate alla composizione chimica del metallo di base e dei materiali di apporto, al metodo di saldatura, al livello di saldatura, al processo di saldatura e al trattamento termico.
3) Non uniformità di prestazione. A causa della diversa composizione chimica e struttura metallica del giunto, le proprietà meccaniche del giunto sono diverse. La resistenza, la durezza, la plasticità, la tenacità, ecc. di ciascuna area lungo il giunto sono molto diverse. Nella saldatura I valori di resilienza delle zone interessate dal calore su entrambi i lati sono anche molte volte diversi, e anche il limite allo scorrimento viscoso e la resistenza duratura alle alte temperature variano notevolmente a seconda della composizione e della struttura.
4) Non uniformità della distribuzione del campo di tensione. La distribuzione delle tensioni residue in giunti metallici dissimili non è uniforme. Ciò è determinato principalmente dalla diversa plasticità di ciascuna zona del giunto. Inoltre, la differenza nella conduttività termica dei materiali causerà cambiamenti nel campo di temperatura del ciclo termico di saldatura. Fattori come le differenze nei coefficienti di espansione lineare in varie regioni sono le ragioni della distribuzione non uniforme del campo di stress.
5. Quali sono i principi per la selezione dei materiali di saldatura quando si saldano acciai diversi?
Risposta: I principi di selezione per materiali di saldatura di acciaio dissimili includono principalmente i seguenti quattro punti:
1) Partendo dal presupposto che il giunto saldato non produce crepe e altri difetti, se non è possibile tenere conto della resistenza e della plasticità del metallo di saldatura, è necessario selezionare materiali di saldatura con migliore plasticità.
2) Se le proprietà del metallo saldato di materiali di saldatura in acciaio diversi soddisfano solo uno dei due materiali di base, si ritiene che soddisfi i requisiti tecnici.
3) I materiali di saldatura dovrebbero avere buone prestazioni di processo e il cordone di saldatura dovrebbe avere una bella forma. I materiali di saldatura sono economici e facili da acquistare.
6. Qual è la saldabilità dell'acciaio perlitico e dell'acciaio austenitico?
Risposta: L'acciaio perlitico e l'acciaio austenitico sono due tipi di acciaio con strutture e composizioni diverse. Pertanto, quando questi due tipi di acciaio vengono saldati insieme, il metallo saldato è formato dalla fusione di due diversi tipi di metalli di base e materiali di apporto. Ciò solleva le seguenti domande per la saldabilità di questi due tipi di acciaio:
1) Diluizione della saldatura. Poiché l'acciaio perlitico contiene elementi aurei inferiori, ha un effetto diluente sulla lega dell'intero metallo saldato. A causa di questo effetto di diluizione dell'acciaio perlitico, il contenuto di elementi formanti austenite nella saldatura viene ridotto. Di conseguenza, nella saldatura può apparire una struttura martensitica, che deteriora la qualità del giunto saldato e può causare anche crepe.
2) Formazione di strato eccessivo. Sotto l'azione del ciclo termico di saldatura, il grado di miscelazione del metallo di base fuso e del metallo d'apporto è diverso sul bordo del bagno di fusione. Ai bordi del bagno di fusione, la temperatura del metallo liquido è più bassa, la fluidità è scarsa e il tempo di permanenza allo stato liquido è più breve. A causa dell'enorme differenza nella composizione chimica tra l'acciaio perlitico e l'acciaio austenitico, il metallo di base fuso e il metallo d'apporto non possono essere ben fusi sul bordo del bagno di fusione sul lato perlitico. Di conseguenza, nella saldatura sul lato dell'acciaio perlitico, la proporzione del metallo di base perlitico è maggiore e quanto più si avvicina alla linea di fusione, maggiore è la proporzione del materiale di base. Questo forma uno strato di transizione con diverse composizioni interne del metallo di saldatura.
3) Formare uno strato di diffusione nella zona di fusione. Nel metallo di saldatura composto da questi due tipi di acciai, poiché l'acciaio perlitico ha un contenuto di carbonio più elevato ma elementi leganti più elevati ma meno elementi leganti, mentre l'acciaio austenitico ha l'effetto opposto, quindi su entrambi i lati dell'acciaio perlitico della zona di fusione A si forma una differenza di concentrazione tra gli elementi che formano carbonio e carburi. Quando il giunto viene utilizzato a una temperatura superiore a 350-400 gradi per un lungo periodo, si verificherà un'evidente diffusione del carbonio nella zona di fusione, cioè dal lato dell'acciaio perlite attraverso la zona di fusione fino alla zona di saldatura dell'austenite. cuciture allargate. Di conseguenza, sul metallo di base dell'acciaio perlitico vicino alla zona di fusione si forma uno strato rammollinte decarburato e sul lato della saldatura austenitica viene prodotto uno strato carburato corrispondente alla decarburazione.
4) Poiché le proprietà fisiche dell'acciaio perlitico e dell'acciaio austenitico sono molto diverse, e anche la composizione della saldatura è molto diversa, questo tipo di giunto non può eliminare lo stress di saldatura mediante trattamento termico e può solo causare la ridistribuzione dello stress. È molto diverso dalla saldatura dello stesso metallo.
5) Fessurazione ritardata. Durante il processo di cristallizzazione del bagno fuso di saldatura di questo tipo di acciaio diverso, sono presenti sia la struttura dell'austenite che la struttura della ferrite. I due sono vicini l'uno all'altro e il gas può diffondersi, così che l'idrogeno diffuso può accumularsi e causare crepe ritardate.
25. Quali fattori dovrebbero essere considerati quando si sceglie un metodo di saldatura per riparazione della ghisa?
Risposta: Quando si sceglie un metodo di saldatura della ghisa grigia, è necessario considerare i seguenti fattori:
1) Le condizioni del getto da saldare, come la composizione chimica, la struttura e le proprietà meccaniche del getto, le dimensioni, lo spessore e la complessità strutturale del getto.
2) Difetti delle parti fuse. Prima di saldare è necessario comprendere il tipo di difetto (crepe, mancanza di carne, usura, pori, bolle, colata insufficiente, ecc.), l'entità del difetto, la rigidità del punto, la causa del difetto, ecc.
3) Requisiti di qualità post-saldatura quali proprietà meccaniche e proprietà di lavorazione del giunto post-saldatura. Comprendere i requisiti quali il colore della saldatura e le prestazioni di tenuta.
4) Condizioni ed economia delle attrezzature in loco. A condizione di garantire i requisiti di qualità post-saldatura, lo scopo fondamentale della riparazione della saldatura dei pezzi fusi è utilizzare il metodo più semplice, le apparecchiature di saldatura e di processo più comuni e il costo più basso per ottenere maggiori vantaggi economici.
7. Quali sono le misure per prevenire le crepe durante la saldatura di riparazione della ghisa?
Risposta: (1) Preriscaldamento prima della saldatura e raffreddamento lento dopo la saldatura. Il preriscaldamento della saldatura totale o parziale prima della saldatura e il raffreddamento lento dopo la saldatura possono non solo ridurre la tendenza della saldatura a diventare bianca, ma anche ridurre lo stress di saldatura e prevenire la rottura della saldatura. .
(2) Utilizzare la saldatura ad arco a freddo per ridurre lo stress di saldatura e scegliere materiali di saldatura con buona plasticità, come nichel, rame, nichel-rame, acciaio ad alto contenuto di vanadio, ecc. come metallo d'apporto, in modo che il metallo saldato possa rilassare lo stress attraverso la plastica deformazione e prevenire crepe. , utilizzando bacchette di saldatura di piccolo diametro, corrente ridotta, saldatura intermittente (saldatura intermittente), metodi di saldatura dispersa (saldatura a salto) possono ridurre la differenza di temperatura tra la saldatura e il metallo di base e ridurre lo stress di saldatura, che può essere eliminato martellando la saldatura . stress e prevenire le crepe.
(3) Altre misure includono la regolazione della composizione chimica del metallo saldato per ridurne l'intervallo di temperature di fragilità; aggiunta di elementi di terre rare per migliorare le reazioni metallurgiche di desolforazione e defosforizzazione della saldatura; e l'aggiunta di potenti elementi affinatori del grano per rendere la saldatura cristallizzata. Affinamento del grano.
In alcuni casi, il riscaldamento viene utilizzato per ridurre lo stress sull'area di riparazione della saldatura, il che può anche prevenire efficacemente la comparsa di crepe.
8. Cos'è la concentrazione dello stress? Quali sono i fattori che causano la concentrazione dello stress?
Risposta: A causa della forma della saldatura e delle caratteristiche della saldatura, appare una discontinuità nella forma collettiva. Quando caricato, provoca una distribuzione non uniforme della sollecitazione di esercizio nel giunto saldato, rendendo il picco di sollecitazione locale σmax superiore alla sollecitazione media σm. Inoltre, questa è concentrazione di stress. Ci sono molte ragioni per la concentrazione delle tensioni nei giunti saldati, le più importanti delle quali sono:
(1) Difetti di processo prodotti nella saldatura, come prese d'aria, inclusioni di scorie, crepe e penetrazione incompleta, ecc. Tra questi, la concentrazione di sollecitazioni causata da crepe di saldatura e penetrazione incompleta è la più grave.
(2) Forma della saldatura irragionevole, ad esempio il rinforzo della saldatura di testa è troppo grande, la punta della saldatura d'angolo è troppo alta, ecc.
Progettazione stradale irragionevole. Ad esempio, l'interfaccia stradale presenta cambiamenti improvvisi e l'uso di pannelli coperti per connettersi alla strada. Una disposizione irragionevole della saldatura può anche causare una concentrazione di sollecitazioni, come nel caso di giunti a forma di T con saldature solo frontali.
9. Cos'è il danno alla plastica e che danno comporta?
Risposta: Il danno plastico comprende l'instabilità plastica (snervamento o deformazione plastica significativa) e la frattura plastica (frattura del bordo o frattura duttile). Il processo prevede che la struttura saldata subisca prima una deformazione elastica → snervamento → deformazione plastica (instabilità plastica) sotto l'azione del carico. ) → producono microfessure o microvuoti → formano macrofessure → subiscono dilatazioni instabili → frattura.
Rispetto alla frattura fragile, i danni plastici sono meno dannosi, in particolare i seguenti tipi:
(1) Dopo lo snervamento si verifica una deformazione plastica irrecuperabile, che comporta la rottamazione delle strutture saldate con elevati requisiti dimensionali.
(2) Il cedimento dei recipienti a pressione realizzati con materiali ad alta tenacità e bassa resistenza non è controllato dalla tenacità alla frattura del materiale, ma è causato dal cedimento per instabilità plastica dovuto a resistenza insufficiente.
Il risultato finale del danno alla plastica è che la struttura saldata si rompe o si verifica un incidente catastrofico, che influisce sulla produzione dell'impresa, causa vittime inutili e incide gravemente sullo sviluppo dell'economia nazionale.
10. Cos'è la frattura fragile e che danno comporta?
Risposta: Solitamente la frattura fragile si riferisce alla frattura da dissociazione divisa (inclusa la frattura di quasi-dissociazione) lungo un determinato piano cristallino e alla frattura del confine del grano (intergranulare).
La frattura di scissione è una frattura formata dalla separazione lungo un determinato piano cristallografico all'interno del cristallo. È una frattura intragranulare. In determinate condizioni, come bassa temperatura, elevata velocità di deformazione e alta concentrazione di stress, si verificheranno scollatura e frattura nei materiali metallici quando lo stress raggiunge un determinato valore.
Esistono molti modelli per la generazione delle fratture da scissione, la maggior parte dei quali sono legati alla teoria della lussazione. Si ritiene generalmente che quando il processo di deformazione plastica di un materiale è gravemente ostacolato, il materiale non può adattarsi alle sollecitazioni esterne per deformazione ma per separazione, con conseguente fessurazione.
Anche le inclusioni, i precipitati fragili e altri difetti nei metalli hanno un impatto importante sulla comparsa di cricche da scissione.
La frattura fragile generalmente si verifica quando la sollecitazione non è superiore alla sollecitazione ammissibile di progetto della struttura e non vi è alcuna deformazione plastica significativa e si estende istantaneamente all'intera struttura. Ha la natura di una distruzione improvvisa ed è difficile da individuare e prevenire in anticipo, quindi spesso causa vittime personali. e ingenti danni materiali.
11. Che ruolo giocano le cricche di saldatura nella frattura fragile strutturale?
Risposta: Tra tutti i difetti, le crepe sono i più pericolosi. Sotto l'azione del carico esterno, si verificherà una piccola deformazione plastica vicino al fronte della fessura, e allo stesso tempo ci sarà un certo spostamento di apertura all'estremità, causando il lento sviluppo della fessura;
Quando il carico esterno aumenta fino ad un certo valore critico, la fessura si espanderà ad alta velocità. In questo momento, se la fessura si trova in un'area ad alto stress da trazione, spesso causerà la frattura fragile dell'intera struttura. Se la fessura in espansione entra in un'area con bassa tensione di trazione, la reputazione ha energia sufficiente per sostenere l'ulteriore espansione della fessura, oppure la fessura entra in un materiale con migliore tenacità (o lo stesso materiale ma con temperatura più elevata e maggiore tenacità) e riceve maggiore resistenza e non può continuare ad espandersi. In questo momento, il rischio di crepe diminuisce di conseguenza.
12. Qual è il motivo per cui le strutture saldate sono soggette a fratture fragili?
Risposta: Le ragioni della frattura si possono riassumere sostanzialmente in tre aspetti:
(1) Insufficiente umanità dei materiali
Soprattutto sulla punta della tacca, la capacità di deformazione microscopica del materiale è scarsa. La rottura fragile a bassa sollecitazione generalmente si verifica a temperature più basse e, al diminuire della temperatura, la tenacità del materiale diminuisce drasticamente. Inoltre, con lo sviluppo dell'acciaio ad alta resistenza a bassa lega, l'indice di resistenza continua ad aumentare, mentre la plasticità e la tenacità sono diminuite. Nella maggior parte dei casi, la frattura fragile inizia dalla zona di saldatura, quindi l'insufficiente tenacità della zona saldata e interessata dal calore è spesso la causa principale della frattura fragile a bassa sollecitazione.
(2) Sono presenti difetti come microfessure
La frattura parte sempre da un difetto e le crepe sono i difetti più pericolosi. La saldatura è la causa principale delle crepe. Sebbene le crepe possano essere sostanzialmente controllate con lo sviluppo della tecnologia di saldatura, è ancora difficile evitarle completamente.
(3) Determinato livello di stress
Una progettazione errata e processi produttivi inadeguati sono le principali cause delle tensioni residue di saldatura. Pertanto, per le strutture saldate, oltre allo stress di lavoro, devono essere considerate anche le tensioni residue di saldatura e la concentrazione delle tensioni, nonché le tensioni aggiuntive causate da un cattivo assemblaggio.
13. Quali sono i principali fattori da considerare quando si progettano strutture saldate?
Risposta: I principali fattori da considerare sono i seguenti:
1) Il giunto saldato deve garantire sollecitazione e rigidità sufficienti per garantire una durata di servizio sufficientemente lunga;
2) Considerare il mezzo di lavoro e le condizioni di lavoro del giunto saldato, come temperatura, corrosione, vibrazioni, fatica, ecc.;
3) Per parti strutturali di grandi dimensioni, il carico di lavoro del preriscaldamento prima della saldatura e del trattamento termico post-saldatura dovrebbe essere ridotto il più possibile;
4) Le parti saldate non necessitano più o richiedono solo piccole lavorazioni meccaniche;
5) Il carico di lavoro di saldatura può essere ridotto al minimo;
6) Minimizzare la deformazione e lo stress della struttura saldata;
7) Facile da costruire e creare buone condizioni di lavoro per la costruzione;
8) Utilizzare il più possibile le nuove tecnologie e la saldatura meccanizzata e automatizzata per migliorare la produttività del lavoro; 9) Le saldature sono facili da ispezionare per garantire la qualità del giunto.
14. Descrivere le condizioni di base per il taglio a gas. Il taglio con gas a fiamma ossigeno-acetilene può essere utilizzato per il rame? Perché?
Risposta: Le condizioni fondamentali per il taglio del gas sono:
(1) Il punto di accensione del metallo dovrebbe essere inferiore al punto di fusione del metallo.
(2) Il punto di fusione dell'ossido di metallo dovrebbe essere inferiore al punto di fusione del metallo stesso.
(3) Quando il metallo brucia nell'ossigeno, deve essere in grado di rilasciare una grande quantità di calore.
(4) La conduttività termica del metallo dovrebbe essere piccola.
Il taglio con gas alla fiamma ossigeno-acetilene non può essere utilizzato sul rame rosso, perché l'ossido di rame (CuO) genera pochissimo calore e la sua conduttività termica è molto buona (il calore non può essere concentrato vicino all'incisione), quindi il taglio con gas non è possibile.
Orario di pubblicazione: 06-nov-2023
