Аналитический обзор литературы

Содержание

Введение. 2

1Литературный обзор. 6

1.1. Анализ физико-химических, теплофизических и механических свойств сплава. 6

1.2. Современные представления о свариваемости металлов. 8

1.3. Современные количественные методы оценки свариваемости. 14

2. Анализ свариваемости. 17

2.1. Изучение свариваемости сплава. 17

2.1.1. Анализ взаимодействия металла сварочной ванны с газами и примесями внедрения 17

2.1.2. Анализ природы и механизма образования дефектов металлургического происхождения: пор, оксидных включений, горячих трещин. 21

2.2. Изучение свойств металла околошовной зоны по воздействием термического цикла сварки …………………………………………………….27

2.2.1. Анализ термодеформационных процессов в околошовной зоне и в шве 27

ГЛАВА 3. Общие рекомендации по сварке ниобиевых сплавов. 30

Выводы.. 33

Список литературы.. 34

Введение

Под сплавом понимают вещество, полученное сплавлением двух или более элементов. Возможны другие способы приготовления сплавов: спекания, электролиз, возгонка. В этом случае вещества называются псевдосплавами.

Сплав, приготовленный преимущественно из металлических элементов и обладающий металлическими свойствами, называется металлическим сплавом. Сплавы обладают более разнообразным комплексом свойств, которые изменяются в зависимости от состава и метода обработки.

Удачное сочетание высокой прочности, пластичности, свариваемости, малого сечения захвата тепловых нейтронов, низкой температуры пере­хода из пластичного в хрупкое состояние и других свойств делает ни­обий весьма перспективной основой для создания высокожаропрочных сплавов. Большинство композиций многокомпонентных и значительно легированных сплавов тугоплавких металлов создано на ниобиевой ос­нове. По сравнению с металлами VIA группы ниобии менее чувстви­телен к примесям внедрения и сохраняет пластичность при значительном легировании его другими металлами . Недостатком ниобия и его сплавов является их высокая окисляемость на воздухе при повышенных температурах и меньшая по сравнению со сплавами на никелевой ос­нове длительная прочность при температурах порядка 800°. Упрочнение ниобие­вых сплавов достигается в основном за счет образования твердых рас­творов замещения. Упрочнение дисперсными частицами при распаде пересыщенного раствора используется пока в ниобиевых сплавах очень мало. Начали появляться сплавы ниобия с использованием высокотемпе­ратурного старения. При 1095° наиболее эффективными упрочнителями оказались ванадий, цирконий, вольфрам и молибден.

Наиболее эффективным легирую­щим элементом на 1 ат.% добавки оказался вольфрам. Эффективность добавки титана выше 2 ат.% значительно падает в температурном ин­тервале 870—1200° С. Измерения горячей твердости показали, что наи­более твердыми при повышенных температурах являются сплавы нио­бий— вольфрам .

Интересны данные о механических свойствах ниобиевых сплавов, со­держащих разное количество кислорода (от 0,05 до 0,5%). Увеличение содержания кислорода заметно упрочняет сплавы ниобия с титаном, цир­конием и гафнием при повышенных температурах . Это, по- видимому, связано с дисперсионным твердением (выделение окислов до­бавок — циркония или гафния) и относится к типичным примерам ста­рения сплавов за счет примесей внедрения, в данном случае— кислорода. Поскольку уже при средних температурах (500—700° С) эффект старения исчезает, «кислородное упрочнение» не может быть использовано в осо­бо жаропрочных сплавах; кроме того, кислород уже при небольшом со­держании резко увеличивает твердость и хрупкость тугоплавких метал­лов. Но использование стабильных дисперсных фаз, образующихся в си­стемах ниобий — металл VA—ки­слород (или углерод) , для упрочнения ниобиевой матрицы всегда должно приниматься во внимание при разработке ниобиевых сплавов .

Прочностные свойства сплавов ниобий—вольфрам—титан, атакже других тройных и многокомпонентных сплавов можно повысить за счет введения небольших добавок циркония. Молибден и особенно цирко- нпй задерживают рост зерна. Микро- и рентгеноанализом сплава Nb — 28 % W — 7 % Ti обнаружено наличие в структуре мелкодисперсных выделений, аналогичных TiC . Нагрев сплавов при 1500° С переводит эту мелкодисперсную фазу в твердый раствор, тогда как легирование цирконием увеличивает устойчивость карбидов (нагрев даже при 1700° С не переводит их в раствор). Наличие этих нерастворимых включений, по-видимому, и объясняет влияние циркония на уменьшение роста зерен.'

По комплексу свойств (жаропрочность, пластичность, свариваемость, стойкость в расплавленных щелочных металлах) наиболее перспективной для разработки конструкционных ниобиевых сплавов оказалась система ниобий — вольфрам — молибден —цирконий. Структура и свойства спла­вов этой системы и составляющих систем подробно исследованы Е. М. Са­вицким и А. М. Захаровым .

Анализ работ советских и зарубежных исследователей по ниобиевым сплавам позволяет предполагать, что некоторая часть эффекта упроч­нения этих сплавов при введении легирующих добавок обусловлена вы­делением дисперсных соединений в виде окислов, карбидов или в более сложном виде (оксикарбиды , оксинитриды и т. д.) . Особенно эф­фективными упрочнителями оказываются небольшие добавки циркония, образующие избыточную фазу с примесями внедрения. В ряде ниобиевых сплавов системы ниобий — вольфрам — молибден — цирконий обнаружена карбидная фаза, величина и распреде­ление которой зависят от состава фазы. Сплав ниобия с 1% Zr упроч­няется в основном за счет выделения дисперсных частиц ZKh и ZrC. В связи с этими данными важное значение приобретает термическая обработка ниобиевых сплавов. По данным Е. М. Савицкого и О. Б. Дашевской , весьма эффективно дисперсионное старение сплавов си­стемы ниобий—вольфрам—молибден—цирконий—углерод за счет выпа­дения мелкодисперсной упрочняющей фазы сложного состава типа (Ni Zr, W, Мо) С. Оптимальная температура закалки 1700°, температура старения—1100° , путем такой термообработки удается повысить в 15—20 раз долговечность ниобиевых сплавов при испытаниях на длительную прочность . Нахождение оп­тимальных режимов термообработки позволит значительно повысить проч­ность ниобиевых сплавов. Исследования в этом направлении только на­чали проводиться. Механизм дисперсионного упрочнения сплавов ниобия с углеродом исследовался также в работе.

. Наибо­лее высокопрочным ниобиевым сплавом является сплав F-48, но пер­спективы его применения ограничены из-за недостаточной пластичности и плохой свариваемости в общем случае технологические трудности при обработке ниобиевых сплавов естественно увеличиваются по мере их легирования и связанного с этим увеличения прочности при комнатной и повышенных температурах. Сплавы F-48 и F-50 подвергаются предварительно горячему прессованию при температурах выше 1500° С , тем не менее из них получают (хотя и с трудностями) листы в больших масштабах.

Аналитический обзор литературы