У процесі зварювання у міру пере-ня дуги слідом їй переміщається зварювальний ванна. При цьому в задній частині ванни розплавлений метал охолоджується і, затвердевая, утворює зварний шов.
Кристалізація металу зварюва-ної ванни починається біля кордону з не - розплаву основним металом в зоні сплаву. Розрізняють крис-таллізацію первинну і вторинну. Первинною кристалізацією називаються вають процес переходу металів і сплавів з розплавленого (рідкого) стану в тверде. Структура метал-лов, які не мають аллотропических перетворень, визначається тільки первинної кристалізацією. Метали і сплави, що мають аллотропические форми або модифікації, після пер-вічной кристалізації при далекій-шем охолодженні зазнають вто-річної кристалізацію в твердому стані - перехід з однієї алло-тропічної форми в іншу (фазо-ші перетворення).
Первинна кристалізація метал-ла зварювальної ванни протікає періодично, так як періодично ухуд-шается теплообмін, періодично виділяється прихована теплота крис-таллізаціі. Це призводить до шаруватому будовою металу шва, до появ-лення ликвации, як зональної, так і дендритних. Товщина закрістал-лізованних шарів залежить від обсягу зварювальної ванни і швидкості ох-лажденія металу і коливається в межах від десятих часток міллімет-ра до декількох міліметрів. Зо-нальне (шарувата) ізоляція прояв-ляется в неоднорідності хімічного складу металу шва в периферійній і центральній зонах. Це є наслідком того, що метал перифе-рійних зон твердне раніше і тому містить менше домішок, а метал центральної зони виявляється збагаченим домішками. Дендритная ізоляція характеризується хімічної неоднорідністю кристаллитов. Пер-ші кристалітів (центральні і на-чільного частини дендритів) містять менше домішок, а междендрітное простір виявляється більш за-бруднення домішками. На процес ліквації істотно впливає спосіб зварювання. Покращуючи умови дифузії ліквірующіх домішок в твердому металі, можна значно знизити як шарувату, так і дендритну ликвации. Наприклад, збільшуючи ско-кість охолодження металу, скор-ють тривалість двухфазного сос-тояния металу зварювальної ванни і цим знижують ступінь неоднорідності складу рідкої і твердої фаз. Велике значення має температур-ний інтервал кристалізації. Чим менше температурний інтервал кри-сталлізаціі, тим нижче рівень лик-вації. Наприклад, в сталях нізкоуг-леродістих, що мають інтервал кри-сталлізаціі 25. 35 ° С, ізоляція НЕ-значна. Зі збільшенням содер-жания в стали вуглецю температур-ний інтервал кристалізації возрас-тане і ступінь ліквації підвищується.
Вторинна кристалізація метал-ла відбувається у вигляді змін форм зерен. Вона в значній мірі залежить від хімічного складу метал-ла, швидкості охолодження, а також від ряду інших чинників.
Теплота, що виділяється дугою при зварюванні, поширюється в основний метал. При цьому в міру віддалення від кордону сплаву швидкість і максимальна температура нагріву металу знижуються. Внаслідок цього
У зоні основного металу відбуваються фазові і структурні зміни, ко-торие впливають на міцність зварного з'єднання.
Зону основного металу, прилеглу до зварювальної ванні, називають зоною термічного впливу.
На рис. 38 схематично показані будова цієї зони і температурні ділянки з різними структурними перетвореннями низьковуглецевої сталі.
Ділянка неповного розплавлення (1) є важливою ділянкою зони, так як тут відбувається зрощування основного і наплавленого металів і утворення загальних кристалів. Ділянка являє собою вузьку смугу, що вимірюється десятими, а інколи-та й сотими частками міліметра в залежності від способу зварювання.
Ділянка нормалізації (3) вклю-чає метал, що нагрівається до темпе-ратури понад 900 ° С. При нагріванні і охолодженні металу на цій ділянці відбувається перекристалізація і значне подрібнення зерна. Ме-талл ділянки набуває високі ме-ханических властивості.
Ділянка неповної перекрістал-зації (4) включає метал, нагре-ваемий вище 725 ° С. Метал ділянки складається з великих зерен, які не пройшли перекристаллизацию, і скупчення дрібних зерен, що пройшли перекристаллизацию. Це пояснюється тим, що теплоти, отриманої металом, недостатньо для його повної перекріс-таллізаціі. Механічні властивості металу ділянки в зв'язку з такою змішаною структурою невисокі.
Ділянка рекристалізації (5) Включає метал, що нагрівається вище 450. 500 ° С. На цій ділянці структур-ні зміни в метал не відбувається із-дять, якщо тільки він перед зварюванням піддавався обробці тиском. Якщо ж метал перед зварюванням під-Вергал пластичних деформацій, то на цій ділянці спостерігається вос-становлення колишньої форми і раз-мерів зерен металу, зруйнованих при обробці тиском.
Ділянка сінеломкость (6) за структурою металу не відрізняється від основного. Однак метал ділянки має кілька знижені пластич-ність і в'язкість і велику схил-ність до утворення тріщин.
Зона термічного впливу складу-ляет: при ручному зварюванні електродом без покриття
2,5 мм; при зварюванні електродом з якісним покриття-ством мм; при автоматичному зварюванні під флюсом
Слід зазначити, що на механ-етичні властивості низьковуглецевої сталі зварювання впливає незначно. При зварюванні ж конструкційних ста-лей в зоні термічного впливу про-виходять структурні зміни, сни-лишнього якість зварного соеди-вати. При цьому в металі шва об-роззуються гартівні структури і так-же тріщини. Значно знизити термічний вплив процесу зварювання на метал шва і околошовной зони і отримати якісне зварне сої-динение можна правильним вибором режиму і техніки зварювання, а також хорошою підготовкою кромок звари ваемих частин.