Здавалка
Главная | Обратная связь

Теоретическая часть.



Лабораторная работа

 

 

по курсу «Современные методы физических исследований»

 

 

Устройство, приемы работы и анализ поверхности изломов сварных лазерных швов с помощью электронного растрового микроскопа.

 

Использование растровой электронной микроскопии для анализа дефектов, возникающих в швах при лазерной сварке.

 

 


Цель работы: Получение практических навыков анализа дефектов, возникающих в швах при лазерной сварке, с применением растровой электронной микроскопии.

 

Теоретическая часть.

 

В сварных швах в процессе лазерной сварки возможно образование горячих трещин. По существующей классификации такие трещины разделяют на кристаллизационные и подсолидусные. Несмотря на то, что указанные разрушения возникают примерно в одной температурной области, пути борьбы с ними могут существенно различаться. Причем зачастую мероприятия снижающие возможность появления кристаллизационных, повышают вероятность образования подсолидусных трещин и наоборот. Поэтому технологам очень важно правильно установить природу трещин в дефектных сварных соединениях. С этих позиций существенную помощь может оказать фрактографический анализ, т.е. анализ поверхности изломов. Их получают из лазерных сварных швов содержащих трещину. В настоящее время для этих целей используют растровую электронную микроскопию.

Топография поверхности трещины отражает механизм ее образования. Механизм образования кристаллизационных трещин связан со свойствами металла в интервале кристаллизации (рис 1). В интервале температур ликвидус – солидус в металле наблюдается снижение пластичности, которое связывают с возникновением замкнутых объемов жидкой фазы за счет соприкосновения кристаллов при образовании кристаллического каркаса. Прекращение циркуляции жидкой фазы между кристаллами после их заклинивания. Сопротивление сдвигу для жидких прослоек становится меньше, чем для объемов кристалла, за счет чего происходит уменьшение пластичности. При этих температурах возможно разрушение металла шва без следов видимой пластической деформации, т. е. возникновение кристаллизационных трещин.

Таким образом, возникновение трещины происходит в твердо-жидком состоянии (кристаллизационная трещина) и на поверхности излома будут иметься следы обособленной кристаллизации жидкой фазы. В этом случае, как правило, жидкость застывает в виде ячеек, ячеистых дендритов или дендритов.

Механизм образования подсолидусных трещин основан на возможности возникновения ступеньки на поверхности зерна в результате внутризеренной деформации и выхода дислокаций на границу, раскрытию микрополости при проскальзовании по границам зерен и ее роста в трещину за счет диффузии вакансий (рис. 2). Разделение поверхностей происходит в твердой фазе, поэтому поверхность повторяет очертания зерен, а на большом увеличении на гранях различаются следы ямочного излома.

 


 

 


Рис. 1 Схема, объясняющая снижение пластичности металла в интервале кристаллизации:

1 –Количество жидкой фазы преобладает. Деформация твердо-жидкого тела в этом случае происходит путем смещения твердых кристаллов вдоль трех направлений и поворота относительно трех осей. Кристаллы на этом этапе могут быть представлены как абсолютно жесткие тела. Сплошность обеспечивается циркуляцией жидкого металла между ними. В данном температурном интервале металл имеет большую пластичность за счет возможности циркуляции жидкой фазы между отдельными кристаллами. Прочность определяется прочностью жидкости и близка к нулю.

2 - Количество твердой фазы преобладает. Свободное перемещение кристаллов продолжается до момента соприкосновения. После чего деформация твердо-жидкого тела осуществляется за счет локальной пластической деформации и проскальзывания в местах контакта. Кристаллы не рассматриваются как абсолютно жесткие тела. При температурах ниже верхней границы ТИХ, когда в металле преобладает твердая фаза и образуется кристаллический каркас, наблюдается некоторое увеличение прочности. Сопротивление сдвигу для жидких прослоек меньше, чем для объемов кристалла, за счет чего происходит уменьшение пластичности. Это связано с прекращением циркуляции жидкой фазы между кристаллами, т. е. с моментом их заклинивания. При этих температурах возможно разрушение металла шва без следов видимой пластической деформации, т. е. возникновение кристаллизационных трещин.

3 - Жидкой фазы нет. Деформация такого тела осуществляется за счет межзеренного проскальзывания и внутризеренной деформации. При температурах близких к нижней границе ТИХ внутрикристаллическая прочность становится меньше межкристаллической и происходит переход от межкристаллического к внутрикристаллическому разрушению. Ниже этой температуры в деформирование включается весь объем металла, что резко повышает его пластичность и исключает хрупкое разрушение.


 

 
 

 

Рис. 2 Схема образования зародыша подсолидусной трещины.

а – зерна I и II, разделенные границей; б – скольжение в зерне, приводящее к образованию выступа на границе; в – проскальзование по границе, приводящее к раскрытиювыступа и образованию полости.

 








©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.