1. Quais são as características da estrutura cristalina primária da solda?
Resposta: A cristalização da poça de soldagem também segue as regras básicas da cristalização geral de metal líquido: a formação de núcleos cristalinos e o crescimento de núcleos cristalinos. Quando o metal líquido na poça de fusão solidifica, os grãos semifundidos no material original na zona de fusão geralmente se tornam núcleos de cristal.
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Então o núcleo do cristal absorve os átomos do líquido circundante e cresce. Como o cristal cresce na direção oposta à direção de condução de calor, ele também cresce em ambas as direções. No entanto, devido a ser bloqueado pelos cristais em crescimento adjacentes, o cristal forma cristais com morfologia colunar são chamados de cristais colunares.
Além disso, sob certas condições, o metal líquido na poça fundida também produzirá núcleos de cristal espontâneos durante a solidificação. Se a dissipação de calor for realizada em todas as direções, os cristais crescerão uniformemente em cristais semelhantes a grãos em todas as direções. Este tipo de cristal é denominado É um cristal equiaxial. Cristais colunares são comumente vistos em soldas e, sob certas condições, cristais equiaxiais também podem aparecer no centro da solda.
2. Quais são as características da estrutura de cristalização secundária da solda?
Resposta: A estrutura do metal de solda. Após a cristalização primária, o metal continua a esfriar abaixo da temperatura de transformação de fase e a estrutura metalográfica muda novamente. Por exemplo, ao soldar aço de baixo carbono, os grãos da cristalização primária são todos grãos de austenita. Quando resfriada abaixo da temperatura de transformação de fase, a austenita se decompõe em ferrita e perlita, de modo que a estrutura após a cristalização secundária é principalmente ferrita e uma pequena quantidade de perlita.
Contudo, devido à taxa de resfriamento mais rápida da solda, o teor de perlita resultante é geralmente maior que o teor na estrutura de equilíbrio. Quanto mais rápida a taxa de resfriamento, maior o teor de perlita e quanto menos ferrita, a dureza e a resistência também são melhoradas. , enquanto a plasticidade e a tenacidade são reduzidas. Após a cristalização secundária, a estrutura real é obtida à temperatura ambiente. As estruturas de solda obtidas por diferentes materiais de aço sob diferentes condições de processo de soldagem são diferentes.
3. Tomando como exemplo o aço de baixo carbono para explicar qual estrutura é obtida após a cristalização secundária do metal de solda?
Resposta: Tomando como exemplo o aço com baixo teor de plástico, a estrutura de cristalização primária é a austenita, e o processo de transformação da fase de estado sólido do metal de solda é chamado de cristalização secundária do metal de solda. A microestrutura da cristalização secundária é ferrita e perlita.
Na estrutura de equilíbrio do aço de baixo carbono, o teor de carbono do metal de solda é muito baixo e sua estrutura é ferrita colunar grossa mais uma pequena quantidade de perlita. Devido à alta taxa de resfriamento da solda, a ferrita não pode ser completamente precipitada de acordo com o diagrama de fases ferro-carbono. Como resultado, o conteúdo de perlita é geralmente maior do que na estrutura lisa. Uma alta taxa de resfriamento também refinará os grãos e aumentará a dureza e a resistência do metal. Devido à redução da ferrita e ao aumento da perlita, a dureza também aumentará, enquanto a plasticidade diminuirá.
Portanto, a estrutura final da solda é determinada pela composição do metal e pelas condições de resfriamento. Devido às características do processo de soldagem, a estrutura do metal de solda é mais fina, portanto o metal de solda possui melhores propriedades estruturais do que o estado fundido.
4. Quais são as características da soldagem de metais diferentes?
Resposta: 1) As características da soldagem de metais diferentes residem principalmente na diferença óbvia na composição da liga do metal depositado e da solda. Com o formato da solda, a espessura do metal base, o revestimento ou fluxo do eletrodo e o tipo de gás protetor, o fundido da soldagem mudará. O comportamento do pool também é inconsistente,
Portanto, a quantidade de fusão do metal base também é diferente, e o efeito de diluição mútua da concentração dos componentes químicos do metal depositado e da área de fusão do metal base também mudará. Pode-se observar que as juntas soldadas metálicas diferentes variam com a composição química desigual da área. O grau não depende apenas da composição original da soldagem e do material de enchimento, mas também varia com os diferentes processos de soldagem.
2) Inomogeneidade da estrutura. Após vivenciar o ciclo térmico de soldagem, diferentes estruturas metalográficas aparecerão em cada área da junta soldada, que está relacionada à composição química do metal base e materiais de adição, método de soldagem, nível de soldagem, processo de soldagem e tratamento térmico.
3) Não uniformidade de desempenho. Devido à diferente composição química e estrutura metálica da junta, as propriedades mecânicas da junta são diferentes. A resistência, dureza, plasticidade, tenacidade, etc. de cada área ao longo da junta são muito diferentes. Na solda Os valores de impacto das zonas afetadas pelo calor em ambos os lados são até várias vezes diferentes, e o limite de fluência e a resistência duradoura em altas temperaturas também variam muito dependendo da composição e estrutura.
4) Não uniformidade na distribuição do campo de tensões. A distribuição de tensões residuais em juntas metálicas diferentes não é uniforme. Isto é determinado principalmente pela diferente plasticidade de cada área da junta. Além disso, a diferença na condutividade térmica dos materiais causará alterações no campo de temperatura do ciclo térmico de soldagem. Fatores como diferenças nos coeficientes de expansão linear em várias regiões são as razões para a distribuição desigual do campo de tensões.
5. Quais são os princípios para a seleção de materiais de soldagem ao soldar aços diferentes?
Resposta: Os princípios de seleção para materiais de soldagem de aço diferentes incluem principalmente os quatro pontos a seguir:
1) Partindo da premissa de que a junta soldada não produz trincas e outros defeitos, caso a resistência e a plasticidade do metal de solda não possam ser levadas em consideração, devem ser selecionados materiais de soldagem com melhor plasticidade.
2) Se as propriedades do metal de solda de materiais de soldagem de aço diferentes atenderem apenas a um dos dois materiais de base, considera-se que atende aos requisitos técnicos.
3) Os materiais de soldagem devem ter bom desempenho de processo e a costura de soldagem deve ter um formato bonito. Os materiais de soldagem são econômicos e fáceis de adquirir.
6. Qual é a soldabilidade do aço perlítico e do aço austenítico?
Resposta: O aço perlítico e o aço austenítico são dois tipos de aço com estruturas e composições diferentes. Portanto, quando esses dois tipos de aço são soldados entre si, o metal de solda é formado pela fusão de dois tipos diferentes de metais básicos e materiais de adição. Isto levanta as seguintes questões sobre a soldabilidade destes dois tipos de aço:
1) Diluição da solda. Como o aço perlítico contém menos elementos de ouro, ele tem um efeito diluidor na liga de todo o metal de solda. Devido a este efeito de diluição do aço perlítico, o teor de elementos formadores de austenita na solda é reduzido. Como resultado, na solda pode aparecer uma estrutura de martensita, deteriorando a qualidade da junta soldada e até causando trincas.
2) Formação de camada excessiva. Sob a ação do ciclo térmico de soldagem, o grau de mistura do metal base fundido e do metal de adição é diferente na borda da poça fundida. Na borda da poça fundida, a temperatura do metal líquido é mais baixa, a fluidez é fraca e o tempo de residência no estado líquido é mais curto. Devido à enorme diferença na composição química entre o aço perlítico e o aço austenítico, o metal base fundido e o metal de adição não podem ser bem fundidos na borda da poça fundida no lado perlítico. Como resultado, na solda do lado do aço perlítico, a proporção do metal base perlítico é maior e, quanto mais próximo da linha de fusão, maior será a proporção do material base. Isto forma uma camada de transição com diferentes composições internas do metal de solda.
3) Forme uma camada de difusão na zona de fusão. No metal de solda composto por esses dois tipos de aços, uma vez que o aço perlítico possui maior teor de carbono, mas maior teor de elementos de liga, mas menos elementos de liga, enquanto o aço austenítico tem o efeito oposto, portanto, em ambos os lados do aço perlítico, lado da zona de fusão A é formada uma diferença de concentração entre os elementos formadores de carbono e carboneto. Quando a junta é operada a uma temperatura superior a 350-400 graus por um longo período, haverá uma difusão óbvia de carbono na zona de fusão, ou seja, do lado do aço perlita através da zona de fusão até a zona de soldagem de austenita. costuras espalhadas. Como resultado, uma camada de amolecimento descarbonetada é formada no metal base do aço perlítico próximo à zona de fusão, e uma camada carburada correspondente à descarbonetação é produzida no lado da solda austenítica.
4) Como as propriedades físicas do aço perlítico e do aço austenítico são muito diferentes, e a composição da solda também é muito diferente, este tipo de junta não pode eliminar as tensões de soldagem por tratamento térmico, podendo apenas causar a redistribuição das tensões. É muito diferente da soldagem do mesmo metal.
5) Rachadura retardada. Durante o processo de cristalização da poça fundida de soldagem deste tipo de aço diferente, existem estruturas de austenita e estrutura de ferrita. Os dois estão próximos um do outro e o gás pode se difundir, de modo que o hidrogênio difundido pode se acumular e causar rachaduras retardadas.
25. Que fatores devem ser considerados na escolha de um método de soldagem para reparo de ferro fundido?
Resposta: Ao escolher um método de soldagem de ferro fundido cinzento, os seguintes fatores devem ser considerados:
1) A condição da peça fundida a ser soldada, como a composição química, estrutura e propriedades mecânicas da peça fundida, o tamanho, espessura e complexidade estrutural da peça fundida.
2) Defeitos das peças fundidas. Antes de soldar, você deve entender o tipo de defeito (rachaduras, falta de polpa, desgaste, poros, bolhas, vazamento insuficiente, etc.), o tamanho do defeito, a rigidez do local, a causa do defeito, etc.
3) Requisitos de qualidade pós-solda, como propriedades mecânicas e propriedades de processamento da junta pós-solda. Entenda os requisitos como cor da solda e desempenho de vedação.
4) Condições e economia dos equipamentos no local. Sob a condição de garantir os requisitos de qualidade pós-soldagem, o objetivo mais básico do reparo por soldagem de peças fundidas é usar o método mais simples, os equipamentos de soldagem e equipamentos de processo mais comuns e o menor custo para obter maiores benefícios econômicos.
7. Quais são as medidas para evitar trincas durante a soldagem de reparo de ferro fundido?
Resposta: (1) Pré-aqueça antes da soldagem e esfrie lentamente após a soldagem. O pré-aquecimento total ou parcial da soldagem antes da soldagem e o resfriamento lento após a soldagem podem não apenas reduzir a tendência da solda de se tornar branca, mas também reduzir a tensão de soldagem e evitar rachaduras na soldagem. .
(2) Use soldagem a arco frio para reduzir o estresse de soldagem e escolha materiais de soldagem com boa plasticidade, como níquel, cobre, níquel-cobre, aço com alto teor de vanádio, etc. deformação e evitar rachaduras. , usando hastes de soldagem de pequeno diâmetro, corrente pequena, soldagem intermitente (soldagem intermitente), métodos de soldagem dispersa (soldagem por salto) podem reduzir a diferença de temperatura entre a solda e o metal base e reduzir o estresse de soldagem, que pode ser eliminado martelando a solda . estresse e evitar rachaduras.
(3) Outras medidas incluem o ajuste da composição química do metal de solda para reduzir sua faixa de temperatura de fragilidade; adição de elementos de terras raras para potencializar as reações metalúrgicas de dessulfurização e desfosforização da solda; e adição de poderosos elementos de refino de grãos para cristalizar a solda. Refinamento de grãos.
Em alguns casos, o aquecimento é utilizado para reduzir o estresse na área de reparo da soldagem, o que também pode prevenir eficazmente a ocorrência de trincas.
8. O que é concentração de estresse? Quais são os fatores que causam concentração de estresse?
Resposta: Devido ao formato da solda e às características da solda, surge uma descontinuidade na forma coletiva. Quando carregado, provoca uma distribuição desigual da tensão de trabalho na junta soldada, tornando o pico de tensão local σmax superior à tensão média σm. Mais, isso é concentração de estresse. Existem muitas razões para a concentração de tensões em juntas soldadas, sendo as mais importantes:
(1) Defeitos de processo produzidos na solda, como entradas de ar, inclusões de escória, trincas e penetração incompleta, etc. Dentre eles, a concentração de tensões causada por trincas de soldagem e penetração incompleta é a mais grave.
(2) Formato de solda irracional, como o reforço da solda de topo é muito grande, a ponta da solda de filete é muito alta, etc.
Projeto de rua irracional. Por exemplo, a interface da rua tem mudanças bruscas, e a utilização de painéis cobertos para conexão com a rua. O layout de solda irracional também pode causar concentração de tensão, como juntas em forma de T com apenas soldas de fachada.
9. O que são danos plásticos e quais são os seus danos?
Resposta: Danos plásticos incluem instabilidade plástica (rendimento ou deformação plástica significativa) e fratura plástica (fratura de borda ou fratura dúctil). O processo é que a estrutura soldada primeiro sofre deformação elástica → escoamento → deformação plástica (instabilidade plástica) sob a ação da carga. ) → produzem microfissuras ou microvazios → formam macrofissuras → sofrem expansão instável → fratura.
Em comparação com a fratura frágil, o dano plástico é menos prejudicial, especificamente os seguintes tipos:
(1) Deformação plástica irrecuperável ocorre após o escoamento, fazendo com que estruturas soldadas com requisitos de tamanho elevados sejam descartadas.
(2) A falha de vasos de pressão feitos de materiais de alta tenacidade e baixa resistência não é controlada pela tenacidade à fratura do material, mas é causada por falha por instabilidade plástica devido à resistência insuficiente.
O resultado final dos danos plásticos é a falha da estrutura soldada ou a ocorrência de um acidente catastrófico, que afecta a produção da empresa, causa vítimas desnecessárias e afecta gravemente o desenvolvimento da economia nacional.
10. O que é fratura frágil e quais são os seus danos?
Resposta: Normalmente, a fratura frágil refere-se à fratura por dissociação por divisão (incluindo fratura de quase dissociação) ao longo de um determinado plano cristalino e fratura do limite de grão (intergranular).
Fratura por clivagem é uma fratura formada pela separação ao longo de um determinado plano cristalográfico dentro do cristal. É uma fratura intragranular. Sob certas condições, como baixa temperatura, alta taxa de deformação e alta concentração de tensão, clivagem e fratura ocorrerão em materiais metálicos quando a tensão atingir um determinado valor.
Existem muitos modelos para a geração de fraturas por clivagem, muitos dos quais estão relacionados à teoria das luxações. Acredita-se geralmente que quando o processo de deformação plástica de um material é severamente prejudicado, o material não consegue se adaptar à tensão externa por deformação, mas por separação, resultando em fissuras de clivagem.
Inclusões, precipitados quebradiços e outros defeitos em metais também têm um impacto importante na ocorrência de fissuras por clivagem.
A fratura frágil geralmente ocorre quando a tensão não é superior à tensão admissível de projeto da estrutura e não há deformação plástica significativa e se estende instantaneamente a toda a estrutura. Tem a natureza de destruição repentina e é difícil de detectar e prevenir antecipadamente, por isso muitas vezes causa vítimas pessoais. e enormes danos à propriedade.
11. Qual o papel das trincas de soldagem na fratura frágil estrutural?
Resposta: Entre todos os defeitos, as fissuras são as mais perigosas. Sob a ação da carga externa, uma pequena deformação plástica ocorrerá próximo à frente da trinca e, ao mesmo tempo, haverá um certo deslocamento de abertura na ponta, fazendo com que a trinca se desenvolva lentamente;
Quando a carga externa aumenta para um certo valor crítico, a trinca se expandirá em alta velocidade. Neste momento, se a fissura estiver localizada em uma área de alta tensão de tração, muitas vezes causará fratura frágil de toda a estrutura. Se a trinca em expansão entrar em uma área com baixa tensão de tração, a reputação terá energia suficiente para sustentar a expansão adicional da trinca, ou a trinca entrar em um material com melhor tenacidade (ou o mesmo material, mas com temperatura mais alta e maior tenacidade) e recebe maior resistência e não pode continuar a expandir-se. Neste momento, o risco de rachadura diminui proporcionalmente.
12. Qual é a razão pela qual as estruturas soldadas são propensas à fratura frágil?
Resposta: Os motivos da fratura podem ser basicamente resumidos em três aspectos:
(1) Humanidade insuficiente dos materiais
Especialmente na ponta do entalhe, a capacidade de deformação microscópica do material é fraca. A falha frágil por baixa tensão geralmente ocorre em temperaturas mais baixas e, à medida que a temperatura diminui, a tenacidade do material diminui drasticamente. Além disso, com o desenvolvimento de aços de baixa liga e alta resistência, o índice de resistência continua a aumentar, enquanto a plasticidade e a tenacidade diminuíram. Na maioria dos casos, a fratura frágil começa na zona de soldagem, portanto, a tenacidade insuficiente da solda e da zona afetada pelo calor é frequentemente a principal causa da fratura frágil de baixa tensão.
(2) Existem defeitos como microfissuras
A fratura sempre começa com um defeito e as rachaduras são os defeitos mais perigosos. A soldagem é a principal causa de trincas. Embora as trincas possam ser basicamente controladas com o desenvolvimento da tecnologia de soldagem, ainda é difícil evitá-las completamente.
(3) Certo nível de estresse
Projeto incorreto e processos de fabricação inadequados são as principais causas da tensão residual na soldagem. Portanto, para estruturas soldadas, além das tensões de trabalho, também devem ser consideradas as tensões residuais de soldagem e a concentração de tensões, bem como as tensões adicionais causadas pela má montagem.
13. Quais são os principais fatores que devem ser considerados no projeto de estruturas soldadas?
Resposta: Os principais fatores a serem considerados são os seguintes:
1) A junta soldada deve garantir tensão e rigidez suficientes para garantir uma vida útil suficientemente longa;
2) Considere o meio de trabalho e as condições de trabalho da junta soldada, como temperatura, corrosão, vibração, fadiga, etc.;
3) Para peças estruturais grandes, a carga de trabalho de pré-aquecimento antes da soldagem e do tratamento térmico pós-soldagem deve ser reduzida tanto quanto possível;
4) As peças soldadas não requerem mais ou requerem apenas uma pequena quantidade de processamento mecânico;
5) A carga de trabalho de soldagem pode ser reduzida ao mínimo;
6) Minimizar a deformação e tensão da estrutura soldada;
7) Fácil de construir e criar boas condições de trabalho para construção;
8) Utilizar ao máximo novas tecnologias e soldagem mecanizada e automatizada para melhorar a produtividade do trabalho; 9) As soldas são fáceis de inspecionar para garantir a qualidade da junta.
14. Descreva as condições básicas para corte a gás. O corte com chama de oxigênio-acetileno pode ser usado para cobre? Por que?
Resposta: As condições básicas para corte a gás são:
(1) O ponto de ignição do metal deve ser inferior ao ponto de fusão do metal.
(2) O ponto de fusão do óxido metálico deve ser inferior ao ponto de fusão do próprio metal.
(3) Quando o metal queima no oxigênio, ele deve ser capaz de liberar uma grande quantidade de calor.
(4) A condutividade térmica do metal deve ser pequena.
O corte a gás oxigênio-acetileno não pode ser utilizado em cobre vermelho, pois o óxido de cobre (CuO) gera muito pouco calor e sua condutividade térmica é muito boa (o calor não pode ser concentrado próximo à incisão), portanto o corte a gás não é possível.
Horário da postagem: 06/11/2023
