1. ¿Cuáles son las características de la estructura cristalina primaria de la soldadura?
Respuesta: La cristalización del baño de soldadura también sigue las reglas básicas de la cristalización general de metales líquidos: la formación de núcleos cristalinos y el crecimiento de núcleos cristalinos. Cuando el metal líquido en el baño de soldadura se solidifica, los granos semifundidos del material original en la zona de fusión generalmente se convierten en núcleos cristalinos.
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Luego, el núcleo cristalino absorbe los átomos del líquido circundante y crece. Dado que el cristal crece en la dirección opuesta a la dirección de conducción del calor, también crece en ambas direcciones. Sin embargo, debido a que están bloqueados por los cristales en crecimiento adyacentes, los cristales con morfología columnar se denominan cristales columnares.
Además, bajo ciertas condiciones, el metal líquido en el baño fundido también producirá núcleos cristalinos espontáneos al solidificarse. Si la disipación de calor se realiza en todas las direcciones, los cristales crecerán uniformemente hasta convertirse en cristales granulares en todas las direcciones. Este tipo de cristal se llama cristal equiaxial. Los cristales columnares se ven comúnmente en las soldaduras y, bajo ciertas condiciones, también pueden aparecer cristales equiaxiales en el centro de la soldadura.
2. ¿Cuáles son las características de la estructura de cristalización secundaria de la soldadura?
Respuesta: La estructura del metal de soldadura. Después de la cristalización primaria, el metal continúa enfriándose por debajo de la temperatura de transformación de fase y la estructura metalográfica cambia nuevamente. Por ejemplo, al soldar acero con bajo contenido de carbono, los granos de la cristalización primaria son todos granos de austenita. Cuando se enfría por debajo de la temperatura de transformación de fase, la austenita se descompone en ferrita y perlita, por lo que la estructura después de la cristalización secundaria es principalmente ferrita y una pequeña cantidad de perlita.
Sin embargo, debido a la velocidad de enfriamiento más rápida de la soldadura, el contenido de perlita resultante es generalmente mayor que el contenido en la estructura de equilibrio. Cuanto más rápida sea la velocidad de enfriamiento, mayor será el contenido de perlita y cuanto menos ferrita, también mejorarán la dureza y la resistencia. , mientras que la plasticidad y la tenacidad se reducen. Después de la cristalización secundaria, se obtiene la estructura real a temperatura ambiente. Las estructuras de soldadura obtenidas por diferentes materiales de acero en diferentes condiciones del proceso de soldadura son diferentes.
3. Tomando como ejemplo el acero con bajo contenido de carbono para explicar qué estructura se obtiene después de la cristalización secundaria del metal de soldadura.
Respuesta: Tomando como ejemplo el acero con bajo contenido de plástico, la estructura de cristalización primaria es austenita y el proceso de transformación en fase de estado sólido del metal de soldadura se denomina cristalización secundaria del metal de soldadura. La microestructura de la cristalización secundaria es ferrita y perlita.
En la estructura de equilibrio del acero con bajo contenido de carbono, el contenido de carbono del metal de soldadura es muy bajo y su estructura es ferrita columnar gruesa más una pequeña cantidad de perlita. Debido a la alta velocidad de enfriamiento de la soldadura, la ferrita no puede precipitarse completamente según el diagrama de fases hierro-carbono. Como resultado, el contenido de perlita es generalmente mayor que el de la estructura lisa. Una alta velocidad de enfriamiento también refinará los granos y aumentará la dureza y resistencia del metal. Debido a la reducción de ferrita y al aumento de perlita, la dureza también aumentará, mientras que la plasticidad disminuirá.
Por tanto, la estructura final de la soldadura está determinada por la composición del metal y las condiciones de enfriamiento. Debido a las características del proceso de soldadura, la estructura del metal de soldadura es más fina, por lo que el metal de soldadura tiene mejores propiedades estructurales que el estado fundido.
4. ¿Cuáles son las características de la soldadura de metales diferentes?
Respuesta: 1) Las características de la soldadura de metales diferentes radican principalmente en la diferencia obvia en la composición de la aleación del metal depositado y la soldadura. Con la forma de la soldadura, el espesor del metal base, el recubrimiento o fundente del electrodo y el tipo de gas protector, la masa fundida de soldadura cambiará. El comportamiento de la piscina también es inconsistente,
Por lo tanto, la cantidad de fusión del metal base también es diferente, y el efecto de dilución mutua de la concentración de los componentes químicos del metal depositado y el área de fusión del metal base también cambiará. Se puede ver que las uniones soldadas de metales diferentes varían con la composición química desigual del área. El grado no sólo depende de la composición original de la pieza soldada y del material de relleno, sino que también varía con los diferentes procesos de soldadura.
2) Inhomogeneidad de la estructura. Luego de experimentar el ciclo térmico de soldadura, aparecerán diferentes estructuras metalográficas en cada área de la unión soldada, lo cual está relacionado con la composición química del metal base y materiales de aporte, método de soldadura, nivel de soldadura, proceso de soldadura y tratamiento térmico.
3) No uniformidad en el desempeño. Debido a la diferente composición química y estructura metálica de la junta, las propiedades mecánicas de la junta son diferentes. La resistencia, dureza, plasticidad, tenacidad, etc. de cada zona a lo largo de la unión son muy diferentes. En la soldadura, los valores de impacto de las zonas afectadas por el calor en ambos lados son incluso varias veces diferentes, y el límite de fluencia y la resistencia duradera a altas temperaturas también variarán mucho dependiendo de la composición y estructura.
4) No uniformidad en la distribución del campo de tensiones. La distribución de tensiones residuales en uniones metálicas diferentes no es uniforme. Esto viene determinado principalmente por la diferente plasticidad de cada zona de la articulación. Además, la diferencia en la conductividad térmica de los materiales provocará cambios en el campo de temperatura del ciclo térmico de soldadura. Factores como las diferencias en los coeficientes de expansión lineal en varias regiones son las razones de la distribución desigual del campo de tensiones.
5. ¿Cuáles son los principios para seleccionar materiales de soldadura al soldar aceros diferentes?
Respuesta: Los principios de selección para materiales de soldadura de acero diferentes incluyen principalmente los cuatro puntos siguientes:
1) Partiendo de la premisa de que la unión soldada no produce grietas ni otros defectos, si no se puede tener en cuenta la resistencia y plasticidad del metal de soldadura, se deben seleccionar materiales de soldadura con mejor plasticidad.
2) Si las propiedades del metal de soldadura de materiales de soldadura de acero diferentes solo cumplen con uno de los dos materiales base, se considera que cumple con los requisitos técnicos.
3) Los materiales de soldadura deben tener un buen rendimiento del proceso y la costura de soldadura debe tener una forma hermosa. Los materiales de soldadura son económicos y fáciles de adquirir.
6. ¿Cuál es la soldabilidad del acero perlítico y del acero austenítico?
Respuesta: El acero perlítico y el acero austenítico son dos tipos de acero con diferentes estructuras y composiciones. Por lo tanto, cuando estos dos tipos de acero se sueldan entre sí, el metal de soldadura se forma mediante la fusión de dos tipos diferentes de metales base y materiales de aporte. Esto plantea las siguientes cuestiones sobre la soldabilidad de estos dos tipos de acero:
1) Dilución de la soldadura. Dado que el acero perlítico contiene menos elementos de oro, tiene un efecto diluyente sobre la aleación de todo el metal de soldadura. Debido a este efecto de dilución del acero perlítico, se reduce el contenido de elementos formadores de austenita en la soldadura. Como resultado, en la soldadura puede aparecer una estructura de martensita, deteriorando la calidad de la unión soldada e incluso provocando grietas.
2) Formación de capa excesiva. Bajo la acción del ciclo de calor de soldadura, el grado de mezcla del metal base fundido y el metal de aportación es diferente en el borde del baño fundido. En el borde del baño fundido, la temperatura del metal líquido es menor, la fluidez es pobre y el tiempo de residencia en estado líquido es más corto. Debido a la enorme diferencia en la composición química entre el acero perlítico y el acero austenítico, el metal base fundido y el metal de aportación no pueden fusionarse bien en el borde del baño fundido en el lado perlítico. Como resultado, en la soldadura del lado del acero perlítico, la proporción del metal base perlítico es mayor y cuanto más cerca de la línea de fusión, mayor es la proporción del material base. Esto forma una capa de transición con diferentes composiciones internas del metal de soldadura.
3) Formar una capa de difusión en la zona de fusión. En el metal de soldadura compuesto por estos dos tipos de aceros, dado que el acero perlítico tiene mayor contenido de carbono pero mayores elementos de aleación pero menos elementos de aleación, mientras que el acero austenítico tiene el efecto opuesto, por lo que en ambos lados del lado del acero perlítico de la zona de fusión A Se forma una diferencia de concentración entre los elementos formadores de carbono y carburo. Cuando la junta se opera a una temperatura superior a 350-400 grados durante un tiempo prolongado, habrá una difusión obvia de carbono en la zona de fusión, es decir, desde el lado del acero perlita a través de la zona de fusión hasta la zona de soldadura de austenita. las costuras se extienden. Como resultado, se forma una capa suavizante descarburada sobre el metal base de acero perlítico cerca de la zona de fusión, y se produce una capa carburizada correspondiente a la descarburación en el lado de soldadura austenítica.
4) Dado que las propiedades físicas del acero perlítico y del acero austenítico son muy diferentes, y la composición de la soldadura también es muy diferente, este tipo de unión no puede eliminar la tensión de soldadura mediante tratamiento térmico y solo puede provocar la redistribución de la tensión. Es muy diferente a soldar el mismo metal.
5) Agrietamiento retardado. Durante el proceso de cristalización del baño fundido de soldadura de este tipo de acero diferente, existen estructuras de austenita y ferrita. Los dos están cerca uno del otro y el gas puede difundirse, de modo que el hidrógeno difundido puede acumularse y provocar grietas retardadas.
25. ¿Qué factores se deben considerar al elegir un método de soldadura para reparación de hierro fundido?
Respuesta: Al elegir un método de soldadura de fundición gris, se deben considerar los siguientes factores:
1) La condición de la pieza fundida a soldar, como la composición química, estructura y propiedades mecánicas de la pieza fundida, el tamaño, espesor y complejidad estructural de la pieza fundida.
2) Defectos de las piezas fundidas. Antes de soldar, conviene comprender el tipo de defecto (grietas, falta de carne, desgaste, poros, ampollas, vertido insuficiente, etc.), el tamaño del defecto, la rigidez del lugar, la causa del defecto, etc.
3) Requisitos de calidad posteriores a la soldadura, como propiedades mecánicas y propiedades de procesamiento de la unión posterior a la soldadura. Comprenda los requisitos como el color de la soldadura y el rendimiento del sellado.
4) Condiciones y economía del equipo en sitio. Con la condición de garantizar los requisitos de calidad posteriores a la soldadura, el propósito más básico de la reparación de piezas fundidas por soldadura es utilizar el método más simple, el equipo de soldadura y el equipo de proceso más común y el costo más bajo para lograr mayores beneficios económicos.
7. ¿Cuáles son las medidas para prevenir grietas durante la reparación con soldadura de hierro fundido?
Respuesta: (1) Precalentar antes de soldar y enfriar lentamente después de soldar. Precalentar la pieza soldada total o parcialmente antes de soldar y enfriar lentamente después de soldar no solo puede reducir la tendencia de la soldadura a volverse blanca, sino también reducir la tensión de soldadura y prevenir el agrietamiento de la pieza soldada. .
(2) Utilice soldadura por arco en frío para reducir la tensión de soldadura y elija materiales de soldadura con buena plasticidad, como níquel, cobre, níquel-cobre, acero con alto contenido de vanadio, etc. como metal de aportación, para que el metal de soldadura pueda relajar la tensión a través del plástico. deformación y evitar grietas. , el uso de varillas de soldadura de diámetro pequeño, corriente pequeña, soldadura intermitente (soldadura intermitente), métodos de soldadura dispersa (soldadura por salto) pueden reducir la diferencia de temperatura entre la soldadura y el metal base y reducir la tensión de soldadura, que puede eliminarse martillando la soldadura. . estrés y prevenir grietas.
(3) Otras medidas incluyen ajustar la composición química del metal de soldadura para reducir su rango de temperatura de fragilidad; agregar elementos de tierras raras para mejorar las reacciones metalúrgicas de desulfuración y desfosforización de la soldadura; y agregando potentes elementos refinadores de grano para cristalizar la soldadura. Refinamiento de granos.
En algunos casos, se utiliza calentamiento para reducir la tensión en el área de reparación de soldadura, lo que también puede prevenir eficazmente la aparición de grietas.
8. ¿Qué es la concentración de estrés? ¿Cuáles son los factores que causan la concentración del estrés?
Respuesta: Debido a la forma de la soldadura y las características de la misma, aparece una discontinuidad en la forma colectiva. Cuando se carga, provoca una distribución desigual de la tensión de trabajo en la unión soldada, lo que hace que la tensión máxima local σmax sea mayor que la tensión promedio σm. Más aún, esto es concentración de estrés. Existen muchas razones para la concentración de tensiones en las uniones soldadas, las más importantes son:
(1) Defectos de proceso producidos en la soldadura, como entradas de aire, inclusiones de escoria, grietas y penetración incompleta, etc. Entre ellos, la concentración de tensiones provocada por grietas de soldadura y penetración incompleta es la más grave.
(2) Forma de soldadura irrazonable, como el refuerzo de la soldadura a tope es demasiado grande, el borde de la soldadura de filete es demasiado alto, etc.
Diseño de calles irrazonable. Por ejemplo, la interfaz de la calle tiene cambios repentinos y el uso de paneles cubiertos para conectarse a la calle. La disposición de soldadura poco razonable también puede causar concentración de tensiones, como juntas en forma de T con solo soldaduras de frente de tienda.
9. ¿Qué es el daño plástico y qué daño tiene?
Respuesta: El daño plástico incluye la inestabilidad plástica (fluencia o deformación plástica significativa) y la fractura plástica (fractura de borde o fractura dúctil). El proceso consiste en que la estructura soldada primero sufre deformación elástica → fluencia → deformación plástica (inestabilidad plástica) bajo la acción de la carga. ) → producen microfisuras o microhuecos → forman macrofisuras → sufren una expansión inestable → fractura.
En comparación con la fractura frágil, el daño plástico es menos dañino, específicamente los siguientes tipos:
(1) Después de la fluencia se produce una deformación plástica irrecuperable, lo que provoca que se desechen las estructuras soldadas con requisitos de tamaño elevados.
(2) La falla de los recipientes a presión fabricados con materiales de alta tenacidad y baja resistencia no está controlada por la tenacidad a la fractura del material, sino que es causada por una falla por inestabilidad plástica debido a una resistencia insuficiente.
El resultado final del daño plástico es que la estructura soldada falla o ocurre un accidente catastrófico, que afecta la producción de la empresa, causa víctimas innecesarias y afecta gravemente el desarrollo de la economía nacional.
10. ¿Qué es la fractura frágil y qué daño tiene?
Respuesta: Por lo general, la fractura frágil se refiere a la fractura por disociación por división (incluida la fractura por cuasi disociación) a lo largo de un determinado plano cristalino y fractura de límite de grano (intergranular).
La fractura por escisión es una fractura formada por la separación a lo largo de un determinado plano cristalográfico dentro del cristal. Es una fractura intragranular. Bajo ciertas condiciones, como baja temperatura, alta tasa de deformación y alta concentración de tensión, se producirán escisiones y fracturas en materiales metálicos cuando la tensión alcanza un cierto valor.
Existen muchos modelos para la generación de fracturas por escisión, la mayoría de los cuales están relacionados con la teoría de la dislocación. Generalmente se cree que cuando el proceso de deformación plástica de un material se ve gravemente obstaculizado, el material no puede adaptarse a la tensión externa por deformación sino por separación, lo que resulta en grietas por escisión.
Las inclusiones, los precipitados quebradizos y otros defectos en los metales también tienen un impacto importante en la aparición de grietas por escisión.
La fractura frágil generalmente ocurre cuando la tensión no es mayor que la tensión permitida de diseño de la estructura y no hay deformación plástica significativa, y se extiende instantáneamente a toda la estructura. Tiene la naturaleza de una destrucción repentina y es difícil de detectar y prevenir con anticipación, por lo que a menudo causa víctimas personales. y enormes daños a la propiedad.
11. ¿Qué papel juegan las grietas de soldadura en la fractura frágil estructural?
Respuesta: Entre todos los defectos, las grietas son las más peligrosas. Bajo la acción de una carga externa, se producirá una pequeña cantidad de deformación plástica cerca del frente de la grieta y, al mismo tiempo, habrá una cierta cantidad de desplazamiento de apertura en la punta, lo que hará que la grieta se desarrolle lentamente;
Cuando la carga externa aumenta hasta un cierto valor crítico, la grieta se expandirá a alta velocidad. En este momento, si la grieta está ubicada en un área de alta tensión de tracción, a menudo causará una fractura frágil de toda la estructura. Si la grieta en expansión ingresa a un área con baja tensión de tracción, la reputación tiene suficiente energía para sostener la expansión adicional de la grieta, o la grieta ingresa a un material con mejor tenacidad (o el mismo material pero con mayor temperatura y mayor tenacidad) y recibe mayor resistencia y no puede seguir expandiéndose. En este momento, el riesgo de grieta disminuye en consecuencia.
12. ¿Cuál es la razón por la cual las estructuras soldadas son propensas a fracturarse por fragilidad?
Respuesta: Los motivos de la fractura se pueden resumir básicamente en tres aspectos:
(1) Humanidad insuficiente de los materiales
Especialmente en la punta de la muesca, la capacidad de deformación microscópica del material es escasa. La falla frágil por baja tensión generalmente ocurre a temperaturas más bajas y, a medida que la temperatura disminuye, la tenacidad del material disminuye drásticamente. Además, con el desarrollo del acero de alta resistencia y baja aleación, el índice de resistencia sigue aumentando, mientras que la plasticidad y la tenacidad han disminuido. En la mayoría de los casos, la fractura frágil comienza en la zona de soldadura, por lo que la tenacidad insuficiente de la soldadura y la zona afectada por el calor suelen ser la causa principal de la fractura frágil por baja tensión.
(2) Hay defectos como microfisuras.
La fractura siempre comienza con un defecto y las grietas son los defectos más peligrosos. La soldadura es la principal causa de grietas. Aunque las grietas básicamente se pueden controlar con el desarrollo de la tecnología de soldadura, todavía es difícil evitarlas por completo.
(3) Cierto nivel de estrés
El diseño incorrecto y los malos procesos de fabricación son las principales causas de las tensiones residuales de la soldadura. Por lo tanto, para estructuras soldadas, además de los esfuerzos de trabajo, también se deben considerar los esfuerzos residuales de soldadura y la concentración de esfuerzos, así como los esfuerzos adicionales causados por un mal montaje.
13. ¿Cuáles son los principales factores que se deben considerar al diseñar estructuras soldadas?
Respuesta: Los principales factores a considerar son los siguientes:
1) La unión soldada debe garantizar suficiente tensión y rigidez para garantizar una vida útil suficientemente larga;
2) Considerar el medio de trabajo y las condiciones de trabajo de la junta soldada, como temperatura, corrosión, vibración, fatiga, etc.;
3) Para piezas estructurales grandes, la carga de trabajo de precalentamiento antes de la soldadura y el tratamiento térmico posterior a la soldadura debe reducirse tanto como sea posible;
4) Las piezas soldadas ya no requieren o requieren sólo una pequeña cantidad de procesamiento mecánico;
5) La carga de trabajo de soldadura se puede reducir al mínimo;
6) Minimizar la deformación y tensión de la estructura soldada;
7) Fácil de construir y crear buenas condiciones de trabajo para la construcción;
8) Utilizar en la medida de lo posible nuevas tecnologías y soldadura mecanizada y automatizada para mejorar la productividad laboral; 9) Las soldaduras son fáciles de inspeccionar para garantizar la calidad de las juntas.
14. Describa las condiciones básicas para el corte de gas. ¿Se puede utilizar el corte con gas por llama de oxígeno-acetileno para el cobre? ¿Por qué?
Respuesta: Las condiciones básicas para el corte de gas son:
(1) El punto de ignición del metal debe ser inferior al punto de fusión del metal.
(2) El punto de fusión del óxido metálico debe ser inferior al punto de fusión del propio metal.
(3) Cuando el metal se quema en oxígeno, debe poder liberar una gran cantidad de calor.
(4) La conductividad térmica del metal debe ser pequeña.
El corte con gas por llama de oxígeno-acetileno no se puede utilizar en cobre rojo, porque el óxido de cobre (CuO) genera muy poco calor y su conductividad térmica es muy buena (el calor no se puede concentrar cerca de la incisión), por lo que el corte con gas no es posible.
Hora de publicación: 06-nov-2023
