Структурные превращения в зоне термического влияния при сварке чугуна

Для оценки влияния термического цикла сварки на структуру и свойства различных зон сварного соединения рассмотрим псевдобинарную диаграмму состояний Fe — С — Si, связав ее с распределением температур в шве и околошовной зоне (рис.). Шов представляет собой металл, полностью расплавлявшийся. В зависимости от скорости охлаждения структура его будет представлять собой белый или серый чугун, с различным количеством структурно-свободного углерода.

Участок 1 (неполного расплавления) характеризуется наличием в нем одновременно жидкой и твердой фаз. Твердая фаза представляет собой аустенит с предельным содержанием углерода (до 2,14%). После быстрого охлаждения жидкая фаза образует белый чугун, в аустенитных участках возможно образование мартенсита.

Участок 2 ограничен эвтектической и эвтектоидной температурами. Структура его в значительной мере зависит от исходной структуры чугуна и может состоять из аустенита и цементита или аустенита и графита (в зависимости от скорости охлаждения и состава чугуна), При быстром охлаждении металлическая основа приобретает структуру закалки.

Участок 3 (неполной перекристаллизации) вследствие быстрого нагрева и кратковременности пребывания металла в этом интервале температур феррит — основа структурной составляющей чугуна при комнатной температуре — не успевает полностью раствориться. После охлаждения в этом участке может наблюдаться некоторое измельчение зерна. При быстром охлаждении металлическая основа может приобрести частичную закалку.

Участок 4 представляет собой ту часть околошовной зоны, которая нагревалась от 500° С до температуры Аc1. При длительном пребывании в этом интервале температур может происходить графитизация за счет частичного распада цементита и сфероидизации карбидов. Однако в условиях сварочного нагрева в этой области заметных структурных изменений не наблюдается.

Участок 5 характеризуется исходной структурой свариваемого чугуна.