ARTUR JĘDRUSZCZUK	rok II sem. 3	GRUPA b godz. 9^15	data 11.01.97
		ćwiczenie nr 12	ocena:
BADANIA METALOGRAFICZNE ZŁĄCZY SPAWANYCH.

I. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest poznanie podstawowych badań metalograficznych złączy spawanych, scharakteryzowane struktury materiału rodzimego, strefy wpływu ciepła i spoiny, określenie prawidłowości wykonania złącza i opisanie oraz klasyfikacja ewentualnych jego wad.

II.RODZAJE POŁĄCZEŃ SPAWANYCH I SZWÓW SPAWALNICZYCH.

W wyniku spawania otrzymujemy połączenie spawane, w którym rozróżnia się spoinę oraz przyległą strefę materiału spawanego. Strefa ta w wyniku oddziaływania ciepła ma na ogół zmienioną mikrostrukturę w porównaniu z mikrostrukturą materiału rodzimego. Spoina jest ograniczona linią wtopienia w materiał spawany oraz licem i granią.

Ze względu na sposób wykonania połączenia, rozróżnia się spoiny jedno - lub wielościegniowe, a także jedno - lub wielowarstwowe. Ze względu na wzajemne położenie łączonych części, rozróżnia się złącza:

• doczołowe,

• zakładkowe,

• przylgowe,

• kątowe,

• narożne,

• teowe i krzyżowe.

III. OPIS MIKROSTRUKTURY STREF NORMALNYCH ZŁĄCZY SPAWANYCH.

Budowa złącza nie jest jednolita i składa się z następujących części:

a) strefy spoiny - jest to część złącza powstała głównie z materiału spoiny, który uległ w czasie spawania roztopieniu, a następnie skrzepł,

b) strefy wpływu ciepła - zwanej też strefą przejściową, która nie uległa zmianom chemicznym, ale została nagrzana do tak wysokiej temp., że nastąpiły zmiany mikrostruktury materiału,

c) strefy materiału rodzimego - które pod wpływem spawania nie uległy żadnym zmianom chemicznym ani takiemu nagrzaniu, które mogłyby wywołać zmiany mikrostruktury.

rys. strefy złącza spawanego.

A - spoina,

B - materiał rodzimy,

1 - strefa wtopienia,

2 - strefa przegrzania,

3 - strefa normalizacji,

IV. SPAWALNOŚĆ STALI.

Spawalnością nazywamy zdolność metali i stopów do tworzenia połączeń spawanych o wymaganych własnościach mechanicznych. Spawalność rozpatruje się z punktu widzenia metalurgicznego, technologicznego i konstrukcyjnego.

Spawalność metalurgiczna, określana też jako lokalna, zależy od składu chemicznego materiału, stopnia zanieczyszczenia wtrąceniami niemetalicznymi, zawartości gazów, struktury i stanu naprężeń, a zatem jest ściśle związana z samym materiałem.

STALE MOŻEMY PODZIELIĆ NA:

Stale łatwo spawalne

Stale średnio spawalne

Stale trudno spawalne

Stale niespawalne

Spawalność stali ocenia się przede wszystkim podstawie składu chemicznego, a zwłaszcza zawartości węgla oraz pierwiastków stopowych.

Równoczesny wpływ składników można określić po obliczeniu równoważnika węgla C_E:

Za dobrze spawalne stale uważa się stale których CE 0.45%.

Stale spawalne dzieli się ze względu na własności mechaniczne na następujące grupy:

- niskowęglowe o zwykłej wytrzymałości, wykazujące granicę plastyczności Re mniejszą niż 200MPa,

- o podwyższonej wytrzymałości, których granica plastyczności mieści się między 200-460MPa,

- o wysokiej wytrzymałości, których granica plastyczności jest większa niż 460MPa.

Spawalność metalu jest dobra jeżeli złącze nie wymaga żadnych dodatkowych zabiegów technologicznych, a ograniczona lub trudna jeżeli złącze ich wymaga. Jeżeli mimo zabiegów technologicznych złącze nie ma dobrych własności to materiał jest źle spawalnym.

Stalami o zwykłej wytrzymałości są spawalne stale węglowe.

W wypadku stali węglowych zawartość węgla nie powinna przekraczać 0,25%, a dla stali stopowych wprowadzono tzw. równoważnik zawartości węgla C_e, charakteryzujący skłonność stali do utwardzania się.

Na podstawie równoważnika zawartości węgla C_e można obliczyć twardość w strefie wpływu ciepła, przy czym nie powinna ona przekraczać 350HV.

W wypadku większych wartości C_e konieczne jest podgrzewanie materiału spawanego w celu zmniejszenia szybkości chłodzenia. Zbyt duża twardość w strefie wpływu ciepła i zmniejszona plastyczność mogą być powodem pękania złączy zarówno pod wpływem naprężeń własnych, jak i naprężeń wywołanych obciążeniami eksploatacyjnymi.

Jeżeli wymagane są większe naprężenia dopuszczalne albo wskazany jest mniejszy ciężar konstrukcyjny należy stosować spawalne stale niskostopowe o podwyższonej wytrzymałości. W stalach tych granica plastyczności i wytrzymałość jest zwiększana przez umocnienia ferrytu i rozdrobnienie ziarn.

W pierwszej generacji tych stali ferryt umacniany jest dodatkami stopowymi typu: mangan, krzem, chrom i miedź, które rozpuszczone najbardziej zwiększają wytrzymałość.

Dalszy wzrost własności mechanicznych uzyskano przez wprowadzenie do stali niskostopowych o zwiększonej wytrzymałości pierwiastków tworzących w ferrycie dyspersyjne wydzielenia, powodujące jego umocnienie. Wydzieleniami tymi są węgliki, azotki lub węglikoazotki niobu, wanadu lub tytanu.

Ze względu na niewielką ilość tych dodatków nazwano je mikrododatkami.

Najskuteczniej zwiększa granicę plastyczności rozdrobnienie ziarn i dlatego drobnoziarnistość jest główną charakterystyczną cechą stali współczesnych spawalnych o podwyższonej wytrzymałości.

Stale te stosuje się w postaci blach i kształtowników na wszelkiego rodzaju konstrukcje, kadłuby statków, zbiorniki ciśnieniowe itp.

Wśród spawalnych stali niskostopowych o podwyższonej wytrzymałości są stale przeznaczone na wyroby hutnicze, które narażone są podczas użytkowania na działanie czynników atmosferycznych. Stale te różnią się pod względem wytrzymałościowym od innych stali, ale górują nad nimi trwałością w warunkach atmosferycznych. Zawierają one dodatek chromu i miedzi oraz zwiększoną zawartość fosforu. Dzięki takiemu składowi chemicznemu rdza na tej stali jest zwarta i silnie przylega do podłoża, dzięki czemu odcina ona dostęp do metalu czynników atmosferycznych i hamuje postęp korozji.

Stale tego rodzaju stosuje się do budowy wagonów kolejowych, w górnictwie, do budowy kontenerów, barek, mostów i różnych konstrukcji stalowych.

---