Строение сварного шва после затвердевания и распределения температуры малоуглеродистой стали показаны на рис. 152. Нап­лавленный металл 2 получается в результате перевода присадочного и частично основного металлов в жидкое. состояние, образования жид­кой ванночки и последующего затвердевания, в процессе которого расплавленный металл соединяется с основным 1. В узкой зоне сплав — Ления 3 кристаллизуются зерна, принадлежащие основному и наплав­ленному металлу. Во всяком сварном шве образуется зона термиче­ского влияния 4, которая располагается в толще основного металла. В этой зоне под влиянием быстрого нагрева и охлаждения в процессе сварки изменяется лишь структура металла, а его химический состав остается неизменным.

Рис. 152, Строение сварочного шва (о) и структурные превращения малоуглеро­дистой стали в зоне термического влияния (б):

Зоны / — неполного расплавлении; // — перегрева; /// — нормализации; /V — неполной пе­рекристаллизации; V — рекристаллизации; V/ — синеломкости

Свойства металла в зоне шва определяются усло­виями плавления, металлургической обработки основного и приса­дочного металлов и кристаллизации металла шва при охлаждении. Свойства сварного соединения в целом опре­деляются характером теплового воздействия на металл в околошовных зонах.

Во время плавления основной и присадочный металлы сильно пере­греваются иногда до температур, близких к температуре кипения. Эго приводит к испарению металла и изменению химического состава сплава. Наличие газовой атмосферы вокруг плавящегося металла приводит в ряде случаев к окисленню, взаимодействию металла с азотом и растворению в металле газов. Все это изменяет химический состав наплавленного металла, создает в нем окислы и другие неме­таллические включения, поры и трещины. Чем чище наплавленный металл, тем выше механические свойства сварного "шва;

С целью повышения качества наплавленного металла вокруг жид­кого металла создают специальную газовую атмосферу, защищающую его от воздействия воздуха, раскисляют и прикрывают жидкую ван­ночку специальными шлаками.

Строение сварного шва после затвердевания и распределения тем­пературы в малоуглеродистой стали показаны на рис. 152, б. Зона / примыкает непосредственно к металлу шва. Основной металл на этом участке в процессе сварки частично расплавляется и представляет собой смесь твердой и жидкой фаз.

Наплавленный металл имеет столбчатое (дендритное) крупнозерни­стое строение, характерное для литой стали. Если наплавленный ме­талл или соседний с ним участок был сильно перегрет, то при охлаж­дении на этом участке (зона II) зерна основного металла (малоуглеро­дистой стали) образуют грубоигольчатую так называемую видманшге — товую структуру.

Металл этой зоны обладает наибольшей хрупкостью и является самым слабым местом сварного соединения. В зоне III температура металла не превышает 1100°С. Здесь наблюдается структура норма­лизованной стали с характерным и мелкозернистым строением. Ме­талл в этой зоне имеет более высокие механические свойства (в срав­нении с металлом первых двух зон).

В зоне IV происходит неполная перекристаллизация стали, на­гретой до температуры, лежащей между критическими точками Ас> и

. На этом участке после охлаждения наряду с крупными зернами феррита образуются мелкие зерна феррита и перлита. Металл этой зоны также обладает более высокими механическими свой­ствами.

В зоне V структурных изменений в стали не происходит, если сталь перед сваркой не подвергалась пластической деформации. В против­ном случае на этом участке наблюдается рекристаллизация.

В зоне VI сталь не претерпевает видимых структурных изменений. Однако на этом участке наблюдается резкое падение ударной вязкости (синеломкость).

Структурные изменения основного металла в зоне термического влияния незначительно отражаются на механических свойствах мало­углеродистой стали при сварке ее любыми способами. Однако при сварке некоторых конструкционных сталей в зоне термического влияния возможно образование закалочных структур, которые резко снижают пластические свойства сварных соединений и часто являются причи­ной образования трещин.

Размеры зоны термического влияния зависят от способа и техно­логии сварки и рода свариваемого металла. Так, при ручной дуговой сварке стали тонкообмазанными электродами (обмазку применяют в виде покрытия для защиты сварного шва от воздействия внешней среды) и при автоматической сварке стали под слоем флюса размеры зоны термического влияния минимальны (2—2,5 мм); при сварке электродами с толстой обмазкой протяженность этой зоны равна 4— 10 мм, а при газовой сварке — 20—25 мм.