CC BY
6
Barsukov Andrey Ivanovich, candidate of physical and mathematical sciences, docent, a. barsoukov@mail. ru, Russia, Voronezh, Voronezh State Technical University,
Sokolova Olga Anatolyevna, candidate of technical sciences, docent, sokolovaoa203@mail. ru, Russia, Voronezh, Voronezh State Technical University
УДК 621.791
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-3-578-579
СВАРКА ЖАРОПРОЧНОГО СПЛАВА ХН45МВТЮБР
К.Н. Коржов, Л.И. Паршуков, А.В. Анцев, В.Б. Анисков
Исследованы процессы окисления и сегрегаций на свободной поверхности исходного и закаленного сплава ХН45МВТЮБР, поверхности сварного шва и поверхности горячей трещины при электронно-лучевой, аргонодуговой и плазменной сварке. Исследования проведены на технологических образцах (пластины 100х150х3 мм) из жаропрочного сплава ХН45МВТЮБР, легированной молибденом, титаном и алюминием. Изучена микроструктура сварных электроннолучевых, плазменных и аргонодуговых соединений и поверхность горячей трещины. Для оценки прочности сварных соединений была измерена твердость шва. Исследовано напряженно-деформированное состояние жаропрочного сплава при локальном тепловом воздействии. Представлены результаты исследований элементного состава поверхности трещины сварного шва. С учетом металлофизических исследований были подобраны режимы для каждого вида сварки (погонная энергия, зазор в стыке, число проходов, выбор присадочной проволоки), получены сварные соединения и проведены механические испытания на изгиб образцов со швами из исследуемого сплава. Химический состав, структура и напряженно-деформированное состояние сварных швов жаропрочного сплава зависят от режимов сварки. Установлены режимы сварки в зависимости от вида сварки для получения стабильных прочных сварных швов рассматриваемого сплава. Сварка электронным лучом приводит к существенному улучшению структуры сварного соединения. Подобранный термоциклический режим обработки шва локальным источником тепла обеспечивает формирование высоких прочностных свойств сварного шва без дополнительной термообработки.
Ключевые слова: жаропрочный сплав, термическая обработка, сварной шов, электроннолучевая сварка, плазменная и аргонодуговая сварка, механические свойства, отжиг, старение.
Введение. Высоколегированные жаропрочные железохромоникелевые сплавы нашли широкое применение конструкциях, предназначенных для эксплуатации в экстремальных условиях воздействия высоких температур, механических нагрузок и агрессивных сред [1]. Технология их изготовления предусматривает упрочняющую термообработку, а также сварку, выполняемую различными способами [2, 3]. Высокотемпературные воздействия, в том числе связанные с расплавлением металла шва, сопровождаются сегрегационными процессами на внешней поверхности и внутренних границах раздела, образованием ликваций при кристаллизации шва, окислением в результате взаимодействия с окружающей средой [4, 5]. Образование легкоплавких и хрупких соединений на внутренних границах раздела создает предпосылки для возникновения трещин в сварном шве [6]. Высокая жаростойкость, антикоррозионные свойства, устойчивость к зарождению поверхностных микротрещин во многом определяется составом поверхностных слоев, а при термообработке на воздухе - составом и структурой окалины. Формирование последней должно определяться не только сродством компонентов к кислороду и их диффузионной подвижностью через растущую окалину, но и процессами сегрегации, присущими для случая чистой металлической поверхности, а также исходным состоянием сплава. Исследование их закономерностей представляет важную задачу с целью прогнозирования физико-химических и механических свойств материалов.
Тепловые воздействия в процессе сварки вызывают не только изменения структуры и состава, но и возникновение сложного напряженно-деформированного состояния в сварном шве и в зоне термического влияния, определяющего отличия прочности и пластичности сварного соединения по сравнению с основным материалом. Высокий уровень внутренних напряжений может приводить к образованию трещин [7]. Проблема прогнозирования механического поведения материала при локальных тепловых воздействиях является актуальной задачей прочности. Созданная структурно-аналитическая теория прочности [8] позволяет решать подобные задачи на качественно новом уровне с учетом фундаментальных знаний, известных в настоящее время в физике прочности и пластичности материалов.
В данной работе исследованы состав, структура сварных швов, процессы сегрегации и окисления в поверхностных слоях шва и основного материала при высокотемпературной обработке, напряженно-деформированное состояние при локальном тепловом воздействии, а также поверхность горячей трещины сварного шва жаропрочного сплава ХН45МВТЮБР полученного электронно-лучевой, аргонодуговой и плазменной сваркой.
Методика проведения исследований. Исследования проведены на технологических образцах (пластины 100х150х3 мм) из жаропрочного сплава ХН45МВТЮБР, легированной молибденом, титаном и алюминием. Электронно-лучевая сварка и последующая упрочняющая локальная термообработка проведены электронным лучом в вакууме на установке электронно-лучевой сварки, оснащенной агрегатом ЭЛА-50/5М и системой программного управления. Аргонодуговая и плазменная сварка проводилась на установке для сварки продольных швов. Химический состав образцов определен методами рентгеноэлектронной спектроскопии и вторично-ионной масс-спектрометрии на спектрометрах ЭС-2401 и МС-7201М.
Микротвердость измеряли прибором ПМТ-3. Исследования микроструктур выполняли с помощью микроскопа ММР-4.
Предварительную оценку режимов сварки производили при помощи разработанной программы расчёта температурных полей в пластине при двигающемся по поверхности локальным источником тепла.
Результаты исследований и их обсуждение. Макроструктура шва, сваренного электронным лучом, с зоной термического влияния имеет поперечные размеры 3,5 мм. Микроструктура основного металла представляет железохромоникелевый аустенит с величиной зерна 8 баллов по ГОСТ 5639-82, в котором находятся высокодисперсные выделения с твердостью 234-239 НУ
Микроструктура шва, сваренного электронным лучом, имеет плотное дендритное строение с твердостью 276 НУ. Граница сплавления имеет плавный переход к зоне термического влияния. Ее микроструктура тонкая без утолщения границ зерен. Микротвердость имеет значение 268-276 НУ.
В зоне термического влияния наблюдается область полной перекристаллизации с микротвердостью 266 НУ и величиной рекристаллизованного зерна 6-7 баллов по ГОСТ 5639-82.
Шов, сваренный аргонодуговой сваркой, с зоной термического влияния имеет поперечные размеры 10,1 мм. Микроструктура шва имеет плотное дендритное строение с твердостью 278 НУ. Микроструктура границы сплавления плавно переходит к зоне термического влияния. Упрочняющие фазы выделяются по границам зерен восьмого балла. Микротвердость данной области имеет значение 268 НУ. В зоне термического влияния наблюдается область полной перекристаллизации с микротвердостью 256 НУ.
Плазменный шов с зоной термического влияния имеет поперечные размеры 8,2 мм. Микроструктура шва имеет грубое дендритное строение с твердостью 280 НУ. В микроструктуре границы сплавления наблюдаются грубые выделения избыточных фаз по границам зерен. Микротвердость имеет значение 268 НУ. В зоне термического влияния наблюдается область полной перекристаллизации с микротвердостью 254 НУ. Величина рекристаллизован-ного зерна составляет 6-7 баллов по ГОСТ 5639-82.
Для оценки прочности сварных соединений была измерена твердость шва. Материал в состоянии поставки имел твердость 171 НУ. Твердость шва, сваренного аргонодуговой сваркой составила 175 НУ. После плазменной и электронной сварки швы имеют твердость 144 НУ.
Сварные швы подвергли стандартной термообработке, заключающейся в нагреве шва до температуры закалки, выдержке в течение 1 часа при температуре 1070 °С и дальнейшей его нормализации. Далее производили старение при температуре 780 °С в течение 3 часов с последующим охлаждением на воздухе. Охлаждение после старения производили на воздухе. Микроструктурные исследования состаренного состояния шва показали, что структура металла шва крупнозернистая со вторым баллом в центральной части и вытянутая в направлении к границе сплавления. В теле зерна просматриваются остатки упрочняющих фаз по междендритным плоскостям. Микротвердость сварного шва составила 376 НУ. Граница сплавления четкая без утолщений с отсутствием выделений по границам зерен, имеющих микротвердость 398 НУ. Микротвердость основного металла после старение имеет значение 417 НУ.
При сварке исследуемого сплава часто возникают трещины в сварном шве. Появление трещин связано с видами сварки. Установлено, что погонная энергия, используемая при сварке, вне зависимости от вида сварки, влияет на химический состав швов. Ниже представлены результаты исследований элементного состава поверхности трещины сварного шва. Послойный анализ проведен с использованием травления ионами аргона. Количественные данные приведены в табл. 1 и 2. В первом столбце табл. 1 указано время ионного травления в минутах. Скорость распыления поверхностного слоя 1 нм/мин. Трещины были раскрыты непосредственно перед установкой образцов в исследовательскую камеру.
Таблица 1
Соотношение концентраций компонентов сплава с учетом примесей без кислорода, % _
т Бе N1 Мо Т1 А1 № ■да Сг 8 81 В
0 15,9 4,7 1,3 12,6 9,2 1,2 1,1 5,8 5,4 15,9 26,7
1 23,7 2,4 1,5 10,2 12,5 1,8 1,5 8,4 4,9 11,7 21,2
10 22,4 8,9 1,1 13,7 6,8 2,6 1,4 11,5 9,3 8,0 14,2
Кроме перечисленных элементов в состав поверхностного слоя входит кислород в количествах, достаточных для образования оксидов. Соотношение концентрации кислорода к суммарной концентрации компонентов
сплава составляет не менее 2:1.
Таблица 2
__ Состав сплава на глубине^ 20 нм от поверхности трещины, % __
Бе N1 Мо Т1 А1 № Сг 8 81 В
36,77 43,4 1,0 3,0 0,15 1,0 < 1 13,6 - - Менее 0,5
Послойный анализ показал, что все компоненты, кроме никеля, находятся в окисленном состоянии на глубину не менее 10 нм. Главной особенностью поверхности излома является то, что излом произошел в местах наибольшего обогащения титаном. Титан, наряду с алюминием, хромом, бором является элементом с большим сродством к кислороду и области сплава, обогащенные им, способны вбирать в себя из окружающей среды кислород, вызывая локальное окисление, например, по границам зерен. Растворимость кислорода в титане может достигать десятков процентов, особенно при высоких температурах.
Второй особенностью состава поверхности излома является наличие примесных элементов: кремния и серы, локализованных в поверхностном слое трещины. Возможно, они входят в сплав в виде неконтролируемой примеси и при высоких температурах сегрегируют на границы зерен. Известно, что эти элементы вызывают охруп-чивание сплавов [9]. Высокая концентрация кремния, которая спадает от поверхности трещины в глубь сплава, достаточна для того, чтобы образовывать силициды, а в присутствии кислорода силикаты металлов. Эти соединения обладают высокой хрупкостью. Соединения титана с кремнием, согласно термодинамическим данным по теплоте образования, наиболее вероятны. Высокая хрупкость характерна и для оксидов титана, а также сульфидов металлов.
Из данных по химическим сдвигам рентгеноэлектронных спектров следует, что в области разрушения происходит образование сложных, многокомпонентных оксидов, в том числе с участием железа. В спектре Fe2p устойчиво наблюдается компонента с энергией связи 709 эВ, характерная для железа в степени окисления 2+, что подтверждает возможность существования оксидов типа силикатов и титанатов. Спектр Ti2p имеет максимум на Есв, равной 458,6 эВ и характерной для титана в степени окисления 4+ (ТЮ2). РЭС-пик с энергией связи в области 190 эВ связан с наличием в сплаве бора, который при высоких температурах также интенсивно сегрегирует на границы зерен и способен окисляться и образовывать бориды металлов, в том числе легкоплавкие эвтектики. Глубина обогащенной зоны незначительна. Масс-спектрометрические исследования, подтвердившие наличие сегрегаций, особенно титана, показывают, что уже на расстоянии 20 нм от поверхности трещины состав сплава приближается к объемному (см. табл. 2).
Таким образом, образование трещин происходит по областям с наибольшей сегрегацией титана и неконтролируемых примесей. Важную роль в охрупчивании зон сегрегации может играть их окисление. Разрушение стимулируется механическими напряжениями, возникающими в процессе сварки и старения.
Обращает на себя внимание тот факт, что образование трещины происходит преимущественно на широких швах. Он свидетельствует в пользу того, что сегрегации и окисление в зоне сварного шва, наряду с уровнем остаточных внутренних напряжений, имеют важное значение [10]. Для проявления эффектов сегрегации и окисления необходимо достаточное время нахождения шва и околошовной зоны в высокотемпературном состоянии. Большая ширина зоны оплавления и зоны термического влияния обуславливает низкую скорость охлаждения, в результате чего высока вероятность образования зернограничных сегрегаций и диффузии кислорода в области с высокой концентрацией титана. Очевидно, что параметры сварки влияют и на уровень остаточных механических напряжений, разрушающих шов. Например, при электроннолучевой сварке в узких сварных швах образование трещин происходит реже и преимущественно при перегреве ванны расплава. Расчет напряженно-деформированного состояния показал, что как в результате сварки, так и при старении в сварном шве возникают механические напряжения, сопоставимые с пределом прочности.
Изменения химического состава и структуры, а также наличие остаточных напряжений и высокой плотности точечных дефектов влияют на температурный интервал, кинетику и последовательность превращений при аргонодуговой, плазменной и электронно-лучевой сварках швов. Высокая плотность дефектов, созданных пластической деформацией и наличие остаточных напряжений существенно ускоряет процесс выделения интерметаллидов в сварном шве [11]. Стандартная термообработка в режимах, указанных выше, привела к достижению равновесной структуры материала шва аналогично структуре состаренного материала без шва.
Использование локальной циклической термообработки сварного шва, полученного с помощью электронного луча, в подобранном нами режиме позволило достичь уровня 0,95 прочности основного металла при обеспечении равной (с основным металлом) пластичности без перестаривания структуры, без проведения дополнительной стандартной термообработки. Аналогичный эффект был обнаружен в сварных швах мартенситностареющих сталях при локальной термообработке [12]. С учетом металлофизических исследований были подобраны режимы для каждого вида сварки (погонная энергия, зазор в стыке, число проходов, выбор присадочной проволоки), получены сварные соединения и проведены механические испытания на изгиб образцов со швами из исследуемого сплава. Результаты этих исследований представлены в табл. 3.
Таблица 3
Механические свойства сварных соединений С2-ИНп ГОСТ 14771-76 из исследуемого сплава_
Состояние № Изгиб
Р, кГ Угол загиба
Исходное состояние (закалка) 1 210 61
2 210 62
3 195 60
Аргонно-дуговая сварка с присадочной проволокой с зазором в стыке 0,5 мм, I = 200 А, Vсв = 15м/ч 1 245 54
2 262 57
3 265 55
Аргонно-дуговая сварка в два прохода с присадочной проволокой, с зазором в стыке 0,5 мм. Первый проход: I = 180 А, Vсв = 15м/ч. Второй проход I = 200А, Vсв = 15м/ч 1 248 30
2 250 30
Плазменная сварка с присадочной проволокой без зазора, I = 190 А, Vсв = 23 м/ч 1 280 30
2 280 40
Плазменная сварка в два прохода с присадочной проволокой без зазора. Первый проход I = 185 А, V» = 23 м/ч. Второй проход I = 150 А, Vсв = 23м/ч, Vпр = 15 м/ч 1 255 45
2 250 45
3 260 45
4 260 45
5 260 50
Плазменная сварка в два прохода с присадочной проволокой без зазора. Первый проход I = 185 А, V» = 19 м/ч. Второй проход I = 130 А, Vсв = 19м/ч, Vпр = 15 м/ч 1 330 50
2 316 41
3 333 50
Состояние поставки после закалки и стандартного старения 1 430 48.5
2 425 52
3 425 54
Шов, сваренный электронным лучом 1 230 45
2 200 50
3 200 45
3 210 44
Шов, сваренный электронным лучом, и последующей термоциклической обработки лучом. Максимальная температура термоцикла 650 °С 1 355 41
2 325 41
3 350 40
Шов, сваренный электронным лучом, после закалки и последующего изотермическое старения 1 505 50
2 502 53
3 525 43
Шов, сваренный электронным лучом, после последующей термоциклической обработки лучом. Максимальная температура термоцикла 780 °С 1 501 49
2 480 51
Выводы. Химический состав, структура и напряженно-деформированное состояние сварных швов жаропрочного сплава зависят от режимов сварки. Сварка электронным лучом приводит к существенному улучшению структуры сварного соединения. Подобранный термоциклический режим обработки шва локальным источником тепла обеспечивает формирование высоких прочностных свойств сварного шва без дополнительной термообработки.
Установлено, что получение стабильных прочных сварных швов рассматриваемого сплава зависит от вида сварки:
- для аргонодуговой сварки режим: сила тока 150 А при скорости сварки 30 м/ч, при наклоне к горизонту +10 расстояние до изделия 3 мм, диаметр 3 мм;
- для плазменной сварки режим: сила тока сварки 200 А, время импульса - 0,2 с, время паузы - 0,1 с, скорость сварки 35 м/ч, наклон к горизонту +10 °, расстояние до изделия 3 мм, диаметр сопла 3 мм, расход газа Ор = 0,4 м3/ч, Qmw = 0,4 м3/ч, Qдз =0,4 м3/ч;
- для электронно-лучевой сварки режим: сила тока луча 13 мА, ускоряющее напряжение 60 кВ, скорость сварки 6 мм/с.
Список литературы
1. Жаропрочные и жаростойкие стали и сплавы на никелевой основе / Под ред. О.А. Банных. М.: Наука, 1984. 244 с.
2. Сорокин Л.И. Электронно-лучевая сварка жаропрочных сплавов // Сварочное производство. 1998. С. 915.
3. Сварка и свариваемые материалы: Справочник. Т. 1. Свариваемость материалов / под ред. В.Н. Волчен-ко. М.: Металлургия, 1991. 528 с.
4. Охрупчивание конструкционных сталей и сплавов / под ред. Брайента К.Л., Бенерджи С.К. Пер с англ. М.: Металлургия, 1988. 551 с.
5. Мровец С., Вербер Т. Современные жаростойкие материалы. Справочник: пер с пол. Под ред. Маслен-кова С.Б. М.: Металлургия, 1986. 359 с.
6. Образование горячих трещин при сварке жаропрочных сплавов / В.И. Лукин, В.Н. Семенов, Л.Л. Ста-рова [и др.] // Металловедение и термическая обработка металлов. 2001. № 12. С. 7-10.
7. Сорокин Л.И. Напряжения и трещины при сварке жаропрочных никелевых сплавов // Сварочное производство. 1999. № 12. С. 11-17.
8. Лихачев В.А., Малинин В.Г. Структурно-аналитическая теория прочности. Л.: Наука, 1992. 350 с.
9. Паршуков Л.И., Гильмутдинов Ф.З. Электронно-лучевая сварка и локальная термообработка сварных швов из жаропрочных сплавов // Труды ВИАМ. 2017. №5 (53). С. 21-29.
10. Boer F.R., Pettifor D.G. Cohesion and Structure. North-Holland, 1988. 759 p.
11. Паршуков Л.И., Смирнов В.Н. Поверхностные сегрегации и окисление в сварном шве жаропрочной стали на основе FE-CR-NI // Материаловедение. 2005. № 2. С. 15-20.
12. Смирнов В.Н., Паршуков Л.И., Гильмутдинов Ф.З., Кропотин В.В. Анализ структуры сварного соединения из мартенситностареющей стали // Тяжелое машиностроение. 2003. № 12. С. 31-33.
Коржов Кирилл Николаевич, начальник отдела, [email protected], Россия, Химки, АО «НПО Лавочкина»,
Паршуков Леонид Иванович, канд. физ.-мат. наук, ведущий инженер, [email protected], Россия, Московская область, Химки, АО «НПО Лавочкина»,
Анцев Александр Витальевич, д-р техн. наук, доцент, заведующий кафедрой [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Анисков Виктор Борисович, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
WELDING OF HEAT-RESISTANT ALLOY CRNI45CmTEALBEHG K.N. Korzhov, L.I. Parshukov, A. V. Antsev, V.B. Aniskov
The processes of oxidation and segregation on the free surface of the original and hardened CrNi45CuВTeAlBeHg alloy, the surface of the weld and the surface of a hot crack during electron beam, argon arc and plasma welding were studied. The studies were carried out on technological samples (plates 100x150x3 mm) made of heat-resistant alloy CrNi45CuВTeAlBeHg, alloyed with molybdenum, titanium and aluminum. The microstructure of welded electron beam, plasma and argon arc joints and the surface of a hot crack were studied. To assess the strength of welded joints, the hardness of the seam was measured. The stress-strain state of a heat-resistant alloy under local thermal influence has been studied. The results of studies of the elemental composition of the surface of a weld crack are presented. Taking into account metallophysical studies, modes were selected for each type of welding (energy input, gap in the joint, number of passes, choice of filler wire), welded joints were obtained and mechanical bending tests were carried out on samples with welds from the alloy under study. The chemical composition, structure and stress-strain state of heat-resistant alloy welds depend on welding modes. Welding modes have been established depending on the type of welding to obtain stable, strong welds of the alloy in question. Electron beam welding leads to a significant improvement in the structure of the welded joint. The selected thermal cyclic mode of processing the seam with a local heat source ensures the formation of high strength properties of the weld without additional heat treatment.
Key words: heat-resistant alloy, heat treatment, weld, electron beam welding, plasma and argon arc welding, mechanical properties, annealing, aging.
Korzhov Kirill Nikolaevich, head of the department, KorzhovKN@laspace. ru, Russia, Khimki, Lavochkin Association,
Parshukov Leonid Ivanovich, candidate of physical and mathematical sciences, lead engineer, Parshu-kovLI@laspace. ru, Russia, Moscow region, Khimki, Lavochkin Association,
Antsev Alexander Vitalyievich, doctor of technical science, docent, head of the department, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Aniskov Viktor Borisovich, student, amigo69rus2008@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.791
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-3-582-583
ПОРИСТОСТЬ ПРИ СВАРКЕ МЕДИ СО СТАЛЬЮ И СПОСОБЫ ЕЁ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ
Т.В. Редичкина, В.В. Юров, В.В. Неверов
Рассмотрены особенности сварных соединений разнородных материалов медь-сталь, используемых при изготовлении биметаллической доменной фурмы. Описаны дефекты сварных соединений в виде пор и способы поиска причин возникновения. Приведены результаты исследований микроструктуры сварного соединения и химического состава пор. Выявлены причины возникновения пор и способы их устранения.
Ключевые слова: сварное соединение медь-сталь, поры, доменная фурма.
Сварные соединения меди со сталью достаточно широко используются, в частности, при производстве медно-стальных фурм, используемых в доменном и конверторном производстве (рис. 1, 2), в частности, на Новолипецком металлургическом комбинате. Корпус фурмы обычно изготавливается из меди, рыло - стальное, выполненное из низкоуглеродистой низколегированной конструкционной стали.
Медь со сталью обычно сваривают либо покрытыми электродами (с медным стержнем, например марки «Комсосмолец 100»), либо медной проволокой в среде аргона.
Сама сварка меди со сталью обычно не вызывает затруднений, хотя и имеет свои особенности . А именно: высокая теплопроводность меди требует дополнительного подогрева при толщине металла более 2 мм; необходимость тщательной защиты сварного соединения от атмосферы воздуха вследствие высокой способности к окислению меди и растворении в жидком металле водорода; высокая жидкотекучесть меди позволяет производить сварку только в нижнем положении [1-3].
Тем не менее, даже при учёте всех перечисленных особенностей качество медно-стальных сварных соединений бывает нестабильным. В частности, при производстве указанных доменных фурм в ремонтном производстве ПАО «НЛМК» прочность на разрыв сварного соединения могла варьировать в пределах 60.. .150 МПа, что делало непредсказуемой работоспособность всей детали. При этом технология сварки не подвергалась изменениям. Авторами были проведены исследования, направленные на установление причины такой нестабильности и устранения дестабилизирующего фактора.
Для решения поставленной задачи необходимо было провести металлографические исследования сварных соединений как дефектных, так и с рабочим (в пределах 120.150 МПа), пределом прочности. Так как неразру-шающими методами определить такое соединение было невозможно, приходилось изучать большое количество образцов, сваренных на режимах и по технологии и с использованием тех же оборудования и материалов, что и сварка медных фурм.
Автоматическая сварка осуществлялась в среде аргона на постоянном токе обратной полярности медной проволокой марки МСр1 по ГОСТ 16130-90 диметром 2 мм. Толщина свариваемых встык элементов (медь М1 +сталь Ст3) - 4+4 мм, 4+6 мм и 4+10 мм. Режимы сварки выбирались исходя из наименьшей толщины металла: Сила сварочного тока 1св- 220А, напряжение на дуге Ид- 28В, расход защитного газа (аргон) - 8 л/мин, скорость сварки - 6 м/час, скорость подачи электродной (медной) проволоки - 42 м/час. При сварке использовался предварительный подогрев газовой горелкой медной части фурмы до 350 оС. Всего было изготовлено 30 образцов, сваренных в различное время. Образец для металлографических исследований показан на рис. 3.
Подготовка образца проводилось по стандартной методике, включавшей вырез металла из сварного соединения, его шлифовку, полировку и травление в 3% растворе азотной кислоты в спирте. В результате исследований в 22 образцах были получены бездефектные соединения (рис. 4). А в 8 образцах были обнаружены поры в виде сфер и неправильной формы (рис. 5 а,б), которые, по всей видимости, и были причиной резкого снижения прочности сварного соединения.
Поры при сварке меди, как правило, возникают либо в случае закипания меди, либо при растворении в жидком металле водорода и кислорода с последующим выделением в виде газообразной фазы при охлаждении [2, 4]. В первом случае причиной является неправильно подобранные режимы сварки, приводящие к перегреву металла. Во втором случае причиной является недостаточная защита сварного соединения при сварке вследствие недостаточного расхода защитного газа, его недостаточной чистоты и т.д. Однако в случае наличия этих причин дефекты были бы стабильными. Но в нашем случае, как указывалось ранее, в большинстве сварных соединений дефектов обнаружено не было, а режимы сварки и технология в целом оставались неизменными.
