Связь процессов при кристаллизации и термической обработке со свариваемостью, страница 4

Г.Д. Никифоров и др. [196] указывают, что одним из важных факторов, способных оказать неблагоприятное влияние на свариваемость полуфабрикатов из сплавов АМг6, является повышенное содержание водорода в основном металле и для изготовления металла высокого качества, предназначенного для изготовления ответственных сварных конструкций, суммарное содержание водорода в слитках желательно понизить до 0,3 – 0,2 см³ / 100г.

Достоверно установлено, что при недостаточно высокой дегазации металла присадочной   проволоки происходит загрязнение сварных швов мелкими  газовыми включениями.

Установлено, что содержание водорода в алюминии и его сплавах обусловлено степенью загрязнения металла твердыми неметаллическими включениями. Чем выше содержание окислов в исходном сплаве, тем сильнее он поглощает водород при плавлении и выстаивании и наоборот: сплавы, хорошо очищенные от окислов, обладают некоторой пассивностью к поглощению газов [201].

До настоящего времени нет единого мнения о механизме образования пор при кристаллизации сварной ванны. Некоторые исследователи объясняют пористость обогащением жидкой фазы газами в результате их диффузионного перераспределения и интенсивного выделения в процессе кристаллизации.

Другая точка зрения основана на том, что в швах имеет место слоистая неоднородность - наличие обогащенных слоев металла с повышенным и обедненных - с более низким содержанием легирующих элементов и примесей, что приводит к резкому перераспределению газов перед фронтом растущих кристаллов. Это происходит потому, что растворимость водорода в жидком металле, образование в нем неметаллических включений, адсорбционные процессы на межфазных границах и т.п. зависят от концентрации легирующих элементов, примесей и газов. Легирующие элементы и примеси влияют не только на пересыщение жидкого металла газами, что является необходимым условием возникновения пор, но также и на условия зарождения газовых пузырьков в жидком металле.

Важнейшим следует считать установленный факт, что концентрация газов перед фронтом кристаллизации может в несколько раз превышать их содержание в ванне [202]. Внимание исследователей привлекает такой вопрос, как состав атмосферы. Для установления влияния примесей в аргон марки А, применяющийся в качестве защитного газа, добавляли азот, водород, кислород и воздух.  Поскольку  кислород и азот являются постоянными примесями в аргоне, то были установлены целесообразно допустимые их количества. Воздух добавлялся с целью изучения его влияния на металл в случае нарушения эффективности газовой защиты. Водород вводился в аргон для установления влияния влажности.

Установлено, что при содержании в газе 0,2 об. % водорода на поверхности шва усиливается чешуйчатость. Рядом со швом на основном металле возникает налет темного цвета. Заметная пористость в металле швов образуется при содержании в защитном газе более 0,2 об. % водорода. При содержании кислорода в аргоне 0,05 об. % и более поверхность швов покрывается окисной пленкой. По мере увеличения содержания кислорода толщина окисной пленки и глубина  проплавления увеличиваются. Добавки кислорода к аргону в количествах 0,02 – 0,5 об. % не вызвали образования пористости в металле шва. Показано, что содержание кислорода в аргоне не должно превышать 0,07 об.%.

Увеличение содержания азота даже до 1,0 об.% не оказывает влияния на пористость, однако, при добавках к аргону 0,2 об. % и более азота на поверхности швов образуется налет черного цвета (нитриды) и значительно ухудшается структура шва.

Влияние на пористость металла шва воздуха при добавлении его к аргону не обнаружено. Следовательно, только водород, содержащийся во внешней среде, оказывает влияние на появление пористости.

Известно, что при перегревах сплавов Аl - Mg в околошовной зоне происходит выделение β-фазы, которая располагается по границам зерен. Если сплав АМг6 нагреть до 475°С в течение 40 мин и резко охладить в воде, то можно зафиксировать однофазное состояние и тем самым уменьшить содержание β-фазы. Сварные швы после закалки имеют повышенную пластичность, поскольку отсутствуют хрупкие выделения Al₃Mg₂.