Зона термического влияния (ЗТВ) — участок основного материала ( металла или термопластика ), который при нагреве в процессе обработки не расплавился, но его микроструктура и свойства изменились. ЗТВ возникает при сварке и термической резке, но может образоваться и при механической обработке из-за нагрева трением.

Степень изменения свойств материала в зоне зависит от основного материала, присадочного металла шва, объёма и концентрации теплоты в процессе сварки. Полученная микроструктура, в свою очередь, влияет как на прочность сварного соединения, так и на прочность конструкции .

Например, при плазменной резке низкоуглеродистых сталей зона термического влияния на кромке реза имеет полосу из низкоуглеродистого мартенсита шириной около 50 мкм, за ней расположена полоса с переходной структурой — от низкоуглеродистого мартенсита через бейнит и тонкий слой феррит-перлита в ферритно - перлитную структуру основного металла .

По распределению температур нагрева зона термического влияния разделяется на следующие участки :

• Линия сплавления — граница между металлом шва и нерасплавленным основным металлом;
• Участок неполного расплавления, температура от температуры плавления до от 1250° С;
• Участок перегрева, температура 1000—1250° С;
• Участок нормализации , температура 840—1000° С;
• Участок неполной перекристаллизации, температура 700—870° С;
• Участок рекристаллизации ( отпуска ), температура 250—650° С;
• Участок синеломкости ( старения ), температура 200—300° С.

На размеры зоны термического влияния большое влияние оказывает температуропроводность основного материала — при большом коэффициенте температуропроводности материала скорость охлаждения шва высока и размеры ЗТВ относительно невелики. Количество теплоты, выделяемое в процессе сварки также играет для ЗТВ важную роль. Так процесс газовой сварки идет при высокой погонной энергии, что увеличивает размер зоны термического влияния до 20…25 мм. Такие процессы, как лазерная и электронно-лучевая сварка проходят при высокой концентрации энергии при ограниченном количестве выделяемой теплоты, что приводит к уменьшению размеров ЗТВ до нескольких миллиметров и менее. Дуговая сварка занимает промежуточное положение между этими двумя крайними для ЗТВ процессами (ширина ЗТВ от 2 до 10 мм). Для расчета погонной энергии при дуговой сварке используют следующую формулу:

${\displaystyle Q=\left({\frac {V\times I\times 60}{S\times 1000}}\right)\times \mathrm {Efficiency} }$ ,

где Q — погонная энергия ( кДж /мм), V — напряжение ( В ), I — сила тока ( А ), S — скорость сварки (мм/мин). Коэффициент Efficiency зависит от процесса сварки. Для сварки неплавящимся электродом он имеет значение 0,6; для сварки покрытыми электродами и сварки с защитных газах — 0,8; для сварки под слоем флюса — 1,0 .

Литература

• Weman, Klas (2003). Welding processes handbook. New York: CRC Press LLC. ISBN 0-8493-1773-8 .

Ссылки

Примечания