D.SFRI N METALURGIJA AVARIVA Preveosfrancuskog Dipl.inz.RADMILO ARSENIJEVIC --- -----SaradnikGradevinskogfakulteta UniverzitetauBeogradu Naucniredaktor Prof.MILANRADOJKOVIC IZDAV PREDUZECE GRADEVINSKA BEOGRAD,1969. Nas-lovorig1nala METALLURG IE DELA SOUDURE par D.SEFERIAN DocteuresSciences IngenieurcivildesMines Preface .CHEVENARD Membredel'Institut DUNOD r i s 1965. Zapreduzece: Lj.Jurela,glavniurednik- D.Lazin,urednik- .Ristic-Prsendic,teh.urednik-V.Lebovic,korektor- .PajvanCic,naslovnastrana Stampa:"Minerva",Subotica i. ,, PREDGOVOR Postojedveosoblnepremakojimasepostupcispajanjazavarivanjem razltkujuoddrugihmetalurskihpostupaka: topLjenjeukojemjednovremenoucestvujuzavarivanestraniceidodatni mater:ijal, LokaLizacijatopLjenja,kojaprouzrokujetoplotnuheterogenostumetalnoj masi. Ovimrecima mojprijatelj,naucnik,profesor Portven,najednoj zapazenojkonferencijiodrzanoj1933.godine\definisaozavarivanje. Analizaovihdveju omogucujeizdvajanjeposledica,odprvorazrednog znacaja,kojeseodnosesjednestranenalokalnestrukturnetransformacije,s druge1stranenastvaranjenapona,koj,inakrajuizazivajuprslineuzavarenim spojevima. Kompleksnaosoblnametala,nazvana"zavarljivost",zavisiodvelikogbroja i;;faktorakojisuuvezi sa:metalurskimosoblnamazavarivanja, sakon-strukt1vnimosoblnamazavarenihspojeva. -- ____ _nas uceDJikDanielSeferian,cijunaucnu1delatnostbriZljivoisasimpatijama :1pratimo. 1i :i '1 ' :i .: , diplomiraonaRudarskomfakultetuuSent-:Etijenu,D.Seferianuse ukazalaretkaprilikadapristupiistrazivackomraduunovoosnovanimlaboratorija-maInstitutazazavarivanjepodrukovodstvomsvognastavn1kaprofesora Port-vena(1930.god.) . Istrabl-vanjaraspode1itoplotepri omogucilasuD.Seferianuda definisestrukturnostanjerazblOitihzonazavarenogspoja. Od,redivanjedijagramastanjazelezo-azotzamalekoncentracijeazota,kaoi proucav:anjeuticajaazota :mehanizamkaljenjacelika- odnesumnjivogindust-rijskogznacaja- dovelisudootkrica"portvenita"2 Autor"Metalurgijezavarivanja"rado saradivaosapoznatimfizicarima imetalurzima.ZajednosaZilBajoomsaPariskeopservatorije,radio na etalaoniranjuoksiacetilenskesvetlosti. PodrukovodstvomprofesoraGistava D.Seferian nastavioprouca-vanjeplamenazazavarivanje,odredivsiracunskimputemtemperaturuplamena, naosnovunovihspektrografskihrezu.ltatadisocijacijivodonika.ZajednosaN. Belajevimon odrediousloveobrazovanjaVidmanstetenovestrukture,posebnog vidastrukturepreg,revanjausavu. P,roucavanjezavarljivostivisevrstakonstrukcionihce1ika.autoroveknj-ige sproveozajednosaZanomBrilijeom***,koristecirezultate mikromeha-nickimispitivanjemepruvetaveomamalihdimenzijapomocunasemikromasine. 1 Portevin,Lesbasesscientifiquesdelasoudure(Naucniosnovizavarivanja),Bul. Soc.Ing.Soud.,N224(1933),901. 2 Thesededoctoratessciences(Doktorskadisertacija),Paris(1935). * .JulesBaillaud **GustaveRibaud ***.JeanBrillie PREDGOVORJUGOSLOVENSKOMIZDANJU IzdavanjemvecklasicnogdelaMetalurgijezavarivanjapoznatogfrancuskog strucnj akauovoj D.Seferijana,popunjavasevelikaprazninaunasoj tehnickojliteraturi. Zavarivanje danas"tehnologijabrojjedan"u metalnihkon-strukcijasvihvrsta,pocevodmostovaiindustrijskihhala,brodogradnje,masino-gradnje,visokihpeciidrugihmetalurskihpostrojenja,hemijskeindustrije, do atomskihcentrala,reaktivnihmotoraisvemirskihletilica.Metalurgijazavarivanja i pravilnaprimena, opetosnovauspehaovetehnologije.Specificnosti uslovaradaprizavarivanjuprelazeokvireopstefizickemetalurgije. Ova primeneiznacajradovakojisezavarivanjemostvarujusuraz-lozizbogkojihseosecalaveomajakapotrebazajednomMetalurgijomzava-rivanja,koja datinaucneosnovepojavamaprizavarivanjuinjegovimposledi-camauslucajuprimenevrloraznovrsnihcelikakojisuuupotrebl- odkonstruk-cionihniskougljenicnih, prekoniskolegiranihdovisokolegiranih:nerdajucih, vatrootpornihicelika. potrebaseosecalasjednestraneu proizvodnji,priresavanju uizradikomplikovanihkonstrukcija,sdruge straneunastavi,posebnouposlediplomskojnastaviizzavarivanja. Nasaprivreda danasnatakvomnivouda ovakvaknjigatreba.Izato smatramode poduhvatizdavackogpreduzeca"Gradevinskaknjiga"zanajvecu po11valu,sto nasutehnickuliteraturuobogatilaovimprevedenimdelom. Srecna okolnoststo takvodelopostojalo,kojeuseblsadrziosnovne zahtevekojisuseunasojsredinipoodavnopotrebovali. dokazvrednostiove knjigenekaposluziicinjenicada prevedenanajeziketehnickinajrazvijenijih zemalja,inarodakojiomogucujusvetskurasprostranjenost:engleski,ruski,ne-macki,ceskiispanski. uovompredgovoruzanasecitaocenecemosezadrzavatina ___kQji_je_ .kQ.rJ.S.te ___ __ ___ onikojiznajuczanjih'tonije potrebno;oni nacizado-v-oljstvounjenomkoriscenju.Pobudadatomejosnestopisemojesteceski prevodoveknjigeukojoj dodatooriginalnopoglavljezavarljivosticelika kojeproizvodecel1oslovackezelezare.Napomenadatakvopoglavljeuceskom prevodupostojiizeljadase radostvariiunasojzemlji,jesupovoddase touovompredgovorunaglasi. Prevod iziskivaovelikitrudistrucnost.Mislimoda tajzadatakuspesno obavljenida timedatilepprilograzvojunaseterminologijeuovoj Uostalomsaradnicinaovomedelu radoprimitisvakusugestijuzapopravkui usavrsavanje.Zahvaljujemosvimakojisuuprethodnimdiskusijamaovomevec doprineli. Knjiga sadtu,naraspolaganjunasimstrucnjacima supovereniza-dacizavarivanjanajodgovornijihkonstrukcijairesavanjeodredenihzadatakau kojimametalurgijazavarivanjaposeb.nozaVIarljivostilipitanjeodrzavanjajacine spojakaocelini,igrabltnuulogu.Svimanjima tizadacipostojanjem ovogdelananasemjeziku znatnoolaksani.Osimtogaunasojizvornojlite-raturipostavljen odredeninivo,ispodkojegsevisenemozeici. drugii nemanjevazanmomenatupojaviprevodaovogdela. MilanRadojkovic '. VII SaL'Ermitom*,D.Seferian izvrsioispitivanjezamorazavarenihspojeva izlegiranihce1ika-ilakihlegura,ocenjujucidobljenerezultatekaokriter:ijezavar-ljivosti. Zazaslugeu naukezavarivanjuD.Seferian nagraden(1941) zlatnommedaljomodstrane zaunapredenjenacionalneindustrije(Societe d'Encouragementpourl'IndustrieNationale). SadaD.SeferianradizaDrustvoSarazen(SocieteSarazin)iproucavaravno-tezumetalurskihreakcijaprivisokimtemperaturama,kojemuomogucujustvaranje elektrodazazavarivanjenovihv:rstace1ika.Ontakodesaradujesanizomvelikih gradevinskihorganizacija,na1straZlivanjuzavarljivostinajrazlicitijihvrstacelika. UzajednicisaMarselomMoneronom**objavio rezultateizvesnihistrazivanja, odkojihtrebaspomenuti: 1klasifikacijuelektrodaprematemperaturiprelazau krtostanjerastopljenogdodatnogmaterijalaiuticajavodonikanaudarnuzilavost zavarenihspojeva. D.Seferian,ucijojselicnostius,pesnosjedinjuju istrazivacaitehni-cara, predodredendanapiseknjiguposvecenumetalurgijizavarivanja,koja - medunajoriginalnijimpubHkacijama- neosporno jediniradna francuskomjezikunapisannatakovisokomnaucnomnivou. Razvojkoji uovojknjiziposvecenproucavanjuspajajuciter-mickicikluszavar:ivanjasaanizotermnimdijagramimaraz,laganjaaustenitau celicima,znacajnopoglavljeposvecenoizucavanjuapsorpcijegasausavovima, analitickojmetodidefinicijetemperaturepredgrevanja,dokazisusintetickogduha autorainjegoveog,romne kulture. GlavekojeseodnosenaproucavanjezavarHivostirazlicit:ihvrstacelika, svedoceautorovojzeljidapreneserezultatesvogalicnogiskustvaosnovnim proizvodnjezavarenih.konstrukcijanainzenjereiprakticare. Delopisanozainzenjere- specijalistezazavarivanjeiistrazivace- mozeda budekorisnotakodeza:inzenjeremetalurge,kojimorajusveviseivisedasebave zavarljivosticelika. Uproucavanjesavovaupunojmeri ispoljilovelikiznacaj krtoglomacelika,narocitonaglasenoguzavarenim ukojimase sticusviuslovizanastajanjeovepojave.Sadaseurazlicitimlaboratorijamakojese bavezavarivanjemilaboratorijamacelicanaradinarazjasnjavanjuprirodekrtog ispitivanjakoje setokom za;kontrolueczavarljivih..NatajnacinudeluD.Sefer.1anaogledase nasihznanjau metalurgijezavarivanja.Ono premauverenju,doprinetirazvojunauke iomoguciCe resavanjeaktuelnih kojiim se ZelimotakodedacestitamoizdavackojkuciDunodnanajbriZljivijojrealiza-cijiovogdelakojesadrziviseod320slika,odkojih130predstavljavrlolepe mikrografijestrukturasavovaizraz1icitihvrstacelika. Znacaj nesumnjivakompetentnostautoraupitanjima zavarivanja,kaoinjegovnaucnirenome,trebadaobezbedesiroki ove knj.igeuFrancuskojiizvannjenihgranica. iskrenazeljakojuzasvog ucentkaizrazavapotpisnikovogpredgovora. PjerSevenar ClanFrancuskoginstituta 1 *L'Hermite **MarcelMoneyron 1 PierreChevenard;Francuskiinstitutpredstavljaudruzenjeodpetakademija.(Prim. prev.). SADRZAJ Strana PREDGOVORv UVOD. ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 DEOPRVI METALURGIJAZAVARIVANJACELIKA GLAVAI Postupcizavarivanja POSTUPCISPAJANJAZAVARIVANJEM......................................9 IPostupcigasnogzavarivanja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 - Postupcielektrolucnogzavarivanja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 Postupcielektrolucnogzavarivanja elektrodama. . . . . . . . . . . . . . . . . .12 Postupak elektrolucnog zavarivanjaugljenomelektrodom. . . . . . . . . . . . . . . . . .14 Postupak elektrolucnogzavarivanja uatmosferi redukujuceg gasa. . . . . . . . . .14 D)Postupci atmosferiinertnih gasova....... _ _14 - ......' .::E)::cl:>o_s_tupak-elektrolucnog- zavarivanja-:podprahom; ; -:- :,;; :;-., ..... :.... ;. . . .-17 F)Postupak elektrolucnogzavarivanjacepovapistoljem. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19 IIIZavarivanje elektricnim otporom. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20 IVOstalipostupcizavarivanjatopljenjem. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 I III IV v VI I III IV GLAVAII Dijagramstanjazelezo-ugljenikisastojcicelika Dijagramstanjazelezo-ugljenik......................................... . SastojcicelikaJalotropskemodifikacijezeleza............................. . Sastojcikaljenja....................................................... . Tacka transformacije................................................... . Izotermnorazlaganjeaustenita........................................... . Klasifikacija>>IRA-krivih '"' 0,3 _,., QJ0,2 .... 0,1-t; V} 15202530 SadriajFe-Mn Sl.IV-15- Promenasadrzajaugljenikaimanganaumate-rijalusava,nanetomelektrodamakiselogilibazicnogtipa (premaeksperimentalni.m F.Rapatzai W.Hummitscha) * F.RapatzuW.Hummitsch 116 METALURGIJAZAVARIVANJACELIKA U kiselih prelazakmanganamaterijalsavavrs1 setekposlezasicenjakiseletroskesaokofero-mangana;posle togakoncentracijamangana savabrzoraste(kriva[Mn]a). Zabazicneelektrodesadrzajmangana savaraste,pocev sa fero-mangana (kriva ),sto dobrojseglasnosti sa Isti pokazali prirodeelektrodenaprelazak rastopljenidodatnimaterijal,nanetzavarivanjem(kri-ve i Ostaleprimeretermodinamickog posebno uprob-lemadezoksidacijemanganom,bicerazmatranesledecojglavi. BIBLIOGRAFIJ [1] D.Fast:Rev.Tech.Phi1ips,10,No4(1948),118;Philips Reports, 3(1948),271. [2] Gledhitl:Symp.onMetal.ofSteel,Welding(1948),88. [3]Francuskipatent,no793,302(1934). [4] VanderWilligen:WeldingJou:rn.Res.suppl.25(1946),313's. [5] Moneyron:Soud.etTech.Conn.,v:o1.VII,1-8(1953),191. 12 (1949),653,762,849;4,9(1950),260,658. [8]Vacher:Journ.Research ofStand,XI(1953),541. [9]Herty:Min.Metal.Inst.Bull.,74(1927);ThePhy:sical ofSteelMa-ki!ng-Pittsburgh(1954). [10]Field:Trans.Amer.Inst.ofMines(1928),114. [11]F.Korb'eriW.Oelsen:StahlundEisen,52,(1932),133. [12]N.Christensen:WeldJourn.Suppl.,8(1949),373[13]D.Seferian:Rev.Metall.,vol.68,8(1951),579;SheetMetalInd.,3(1952),239; 5(1952),441;6(1952),529. [14] Eyt:Leslaitiersmetallurgiqueset leur.sreactions(1949),Dunod(Paris),edit. [15]Prof. Rey: chimiquesetmetallurgiques(1939),Dunod(Paris)edit. [16]F.Korber:Elektrochem.43(1937),450. [17]W.Kringsi Schakmann:Stahl un:dErsen,202(1931),99;206(1932),337. [18]G.TammanniW.Oelsen:Arch.fiirEisenhiitt,5(1931),75(viditakoderef. 14, Rey). [19]F.RapatziW.Hummitsch:StahlundEisen,65(1945),109. [20] GaubertiG.D'Herbemont:Soud.etTech.Conn.,v.ol.XII,1-2(1958),5. GLAVAV APSORPCIJAGASOVUSA Uvod UQvojglavi razmatranjedanodnajvaznijih zava-apsorpcija gasovasavu- kiseonikaiazotaiz ta-kodevodonika,kojisejavljakao razlaganjakomponenata logeelektrode. Makakavbio topljenja,celiktecnomstanjurastvaravi- i

ticeodvlaznosti ilikristalizacionevodehemijskihjedinjenjane-kih Kiseonikse sava bilorastvorenom u cistihoksidaze1ezailikombinacijisa oksidima. Urastvorenom kiseonikbitnonanekemehanickekarakte-ristikemetala; oksida,on metala,takodepogorsava sposobnostzavarenogspoja zilavost,kontrakcija). AzotobrazujenitridzelezaFe4N,kojina spo-sobnostmaterijalasava,naroCito zilavostinadispersionootvrd-njavanjeilistarenje. Vodonikizazivaobrazovanjegreskenazvane oci",takode sejavljakaonastajanjaprslinauosnovnommaterijalu. 1- APSORPCIJAKISEONIKAUSAVOVIMA sistem(sl.V-1)pokazujepostojanjetri oksidazeleza: - fero-oksidFeOsakiseonika; :.__feri-oksidFe20Rilihematitsakiseonika; - fero-ferioksidFe1104 ilimagnetitsakiseonika. 118 METALURGIJAZAVARIVANJACELIKA Disocijacijaovihoksidaseodvijapremasledecimreakcijama: -4 FeOFe110 4 + Fe +8 500cal 3 Fe2011+==2 + 1/2 02- 52600cal Fe1104 :;:=:

+ FeO- 6 800cal 1700 1600 (FstO)t./. 15001200 WtH -

+ gas 0001 (1) (2) (3) 2.3,31 5001 Q(+ +Fe2 1' Fe!Ot.., 0,10,20,30,422232425262728293031 Sadri.ajkiseonika(%tei.lnskih) W= vustit mognetit hemobl t.f. =teenalaza Sl.V-1- Dijagramstanjasistemazelezo-kiseonik. (PremaSchencku,Oberhoefferu,DarkenuiWentrupu) Prematoplotamareakcije,mozesepredvidetida fero-oksidFeO stabilanpritemperaturamaispod Feri-oksid

sebrzorazlaze pripovisenimtemperaturama 1 magnetit pri 1 saobrazovanjemhematita.Zaizucavanjereakcijaucvrstomili tecnomstanju razmotrimo, sistem FeO- Fe.Ucvrstom stanjurastvorlji-vostoksidazelezaFeOuzelezu neznatna nasuprottome,onase bitnouvecavautecnomstanju(sl.V-2). NajnovijevrednostizarastvorljivostFeO(BureauofMines)- datesu u V-1. APSORPCIJAGASOVAUSAVOVIMA 119 RastvorljivostiFeouzelezu(s1.V-2)sesmanjujes:asnizenjem temperaturesvedotopljenjametala1 rastvorljivost kiseonikapritojtemperaturi(tacka iznosiiliFeO. Temperatura u 1520 1600 1700 1800 1900 2000 1 TABLICAV-1 Sadrzaju%1 Umolekulima 1 na100g FeO FeO 0,8350,1830,118 1,3600,3020,197 2,005 1 0,4450,280 2,6800,5900,377 3,5600,7480,472 3,6000,8000,506 0,200,300,400.50 Sadriaj (%) Sl.V -2- SistemFe-Feo upodrucjutempe-raturetopljenja ) Umolarnim delovima :FeO 0,0066 0,0108 0,016 0,0215 1 0,0268 0,0286 Jednacinalinijerastvorljivosti mozeseizrazitiuzavisnostiodtem-peratureu

izrazom =15,210-4 2 140. Krivarastvorljivost razgranicavadvetecnefaze:rastvor (Fe+ FeO)itecniFeO. UglaviIVbila vecrazmotrenaraspodelaFeOmetalnojfazi iufazitroskeusaglasnostisareakcijom2F'e0:;:::::::2Fe + 02,kojaima zakonstanturavnoteze: .[01 K=--(FeO) 120 METALURGIJAZAVARIVANJACELIKA Postupakoksiacetilenskogzav,arivanja Sadrzajkiseonikaumaterijalusavaizradenom"normalnimoksiace-tilenskimplamenom":( 02 =1,1do1,3)iznosi03do-pri ,, srednjojkoncentracijifero-oksidaFeO,kojaodgovarazasicenosti cistogzelezakiseonikompri sdrugestrane,ocigledno da utecnom stanjukoncentracijaapsorbovanogkiseonikamnogovecai teorijskitrebadasledivrednostikriverastvorljivosti (sl.V -2). UglaviI bilopokazano,dasuproizvodisagorevanjanormalnog plamenauredukcionojzonipritemperaturi3sledeci: = = =Oksiacetilenskiplamenimadvostrukufunkciju: - zastitarastopapriocvrscivanjuredukcionomatmosferom - redukcijaoksidapremasledecimreakcijama: FeO Fe + (1) (2) 1 . t,1 1 1 ..1 __ __ ___ -_ _-- .. -3)7_moze_se:_____ _ "'OkSia'---- -.,__prema krivojIakokoncentracija ugljenikauplamenu odgovarasledecem izrazu: -- . =----;;::. 0,80. Kakoredukcionazona sadrzisamotragove

proizilazi da sadrzajugljenikauplamenuveCiod0,80. RedukcijaFeOvodonikom(reakcija2)odvijasepremakrivojIIIdi-jagrama Sodrona(sl.V-3).Ova reakcija ocigledno najverovatnija, posto redukcijaFeOvodonikomefikasnijakadatemperaturaokolnesredine raste.Prisustvoatomarnogvodonika josvisepovecavaredukcionu sposobnostoksiacetilenskog ;plamena. Razmotrimo,narocitoredukciju(1)oksidazeleza- FeOugljen-mo-noksidomutecnojfazimetala [FeO]tec.+ [Fe] tec.+ Konstantaravnoteze overeakcijemoze se napisati * Chaudron KFeO=[Fe] [FeO] (1) (3) 1' i 1 APSORPCIJAGASOVAUSAVOVIMA 121 ZaodredivanjeaktivnostiFeOuzelezuprimenjujemozakonAn-ri-a*izrazenobrascem: [a]FeO={FeOO/o] s --v 300400500600700800900100011001200130014001500 emperatura

Sl.V -3- Usloviredukcijeoksidazelezagasovima i (kriveSodrona) gde s- koeficijentrastvorljivostioksidautecnojfazi.Konstanta ravnoteze(3)mozeseizrazitiuzavisnostiodaktivnostiFeOiparcijalnih pritisaka i 1 Feo [a]FeO [FeO%] -- =KFeO[a]FeO=KFeO(4) s gde KFeodatasledecimizrazom: 870 logKFeO=--- 1,065. Promeneodnosa (4)zarazliCitekoncentracijeFeOuzavis-hostiodtemperaturedatesuuV-2. * Henry 122 METALURGI.JAZAVARIVAN.JACELIKA TABLICAV-2 Promenaodnosa

uzavisnostiodkoncentracijeFeO emperatura 1 1 KFeO 1 1 log FeO= FeO= FeO= s 0,135 % 0,225 % 0,45 %

15201790- 0,5790,2630,8300,04395,70,07093,00,1486,0 16001870- 0,6000,2511,3600,02597,50,0415 1 95,80,08391,7 17001970- 0,6240,2382,0050,01698,40,026597,30,05394,7 18002070- 0,6380,2302,6800,011698,80,01998,00,03396,2 19002170-0,6640,2163,3600,0086 199,14 0,01498,60,02897,2 20002270- 0,6820,2083,6000,007899,200,01398,70,02697,4 PodaciziV-2grafickisupredstavljeninadijagramusa slikeV-4. Naprimer,pri1 procenat uravnotezisa FeOiz-nosi stoustvaripredstavljakoncentracijuovogredukujuceg gasa"normalnom"oksiaceti-lenskomplamenu.Da seras-tvoriloFeOpritojistoj ..temperaturi,gasnasmesa ______ ---+- '''''"'"' .,_ ._djco.'"d'--=c.:o;:- Takavsastavkarakteristi-canzaoksidiraj plamenpri odnosu Uticajsastavaoksiacetilenskog plamena Poznato daoksiacetilenski plamen svomkarakterumoze ili sveuzavisnosti odpromeneodnosakiseonik-ace-tilen Za"redukujuci"plamen,se ....... - u - N .... V) 90 150016001700180019002000 emperatura

Sl.V-4- RedukcijaoksidaFeOtecnoj fa2Jiugljen-monoksidom menjagraniCama1,1do1,3;ako 1,5.plamenpostajeoksidira- ako 1plamen naugljenisuci.Povecanjeodnosadovodi nesamodorastvorenjaumetalustetnihelemenata(kiseonikaiazota) APSORPCIJAGASOVAUSAVOVIMA 123 Sl.V-5- U=150- Zavarivanjecelikasaugljenikanaugljenisucimok-siacetilenskimplamenom 0,82).Sadrzajugljenikausavu Mrezai iglicecementitauperlitnojosnovi N202 1,.50 CD n :::- .. '

0,40 gr ____ ..6 0,20 1 510 4 9 7 6 2 5 4 2

Sl. V -6- Uticaj regulacijeoksiacetilenskogplamenahemijslci sastav(rastvaranjeC-02-N.)imehanickematerijalasava. Osnovnimaterijal- 'lliskougljenicnicelik = Kriva1.- Promenakoncentracije Kriva2.- Promenasadrz11.ja02u% Kriva - PlomenasadrzajaN2u% Kriva4.- Promenaudarnezilavosti Kriva5.- Promenavelicinezrna;nbrojzrna santimetrukvadratnom Kriva6.- Promenatvrdocesava(Brinel)ustanjuposlezavarivanja ' i: i i 124 METALURGIJAZAVARIVANJACELIKA kojimehanickeosobinematerijalasava,vecidoizmene nj egove Smanjenjevrednostiod1na0,80dovodidojakograstopa,znatneizmenetvrdocei zilavosti.Prizava-celika,kojisadrii plamenom =1) nastajevrloneznatno =Povecanjesadrzaja kiseonikaza = dovodikodistogcelikado smanjenjado ovome,zavarivanje plamenom 0,82),kojempostojislobodanfiksira ovaj dokoncentracijeod(sl.V-5). UV-3inasl.V-6prikazane promenehemij-skogsastava,imehanickihosobina celika = zavisnostiodvelicineodnosa Na prikaza-nomnasl.V-7,graficki predstavljeni ispitivanja ljenicnogcelikasasadrzajem Takosemozekonstatovati(vidi sl.V-6),dakoncentracijekiseonikaiazotabrzopriizmeniod 0,8do2(krive2i3).Sstrane,sadrzaj Ispitivanifaktori Mn Si s 02 Nq Udarnazilavost (kpm/cm2) Tvrdoca KoliCinazrna cm2 OcenaG TABLICAV-3 Dodatnazicasasadrzajem 0,155 0,56 0,03 0,030 0,018 0,054 0,38 0,04 0,015 5,5 130 410 6 0,054 0,265 0,07 0,023 1,40 132 330 5 1 0,058 0,29 0,09 0,030 1,50 115 150 4 --1 0,048 0,18 1,30 100 110 4 1 0,15 0,29 0,02 0,012 6,9 140 500 6 1,56 0,375 0,01 0,023 2,3 320 10 1 savapri plamenompostepenoopadasa pri=0,82dopri=1.Sapovecanjemkoncentracije kiseonikadolazido kojesepri (kriva1). Udarnazilavostdostize pri=1(7kpm/cm2),zatimse brzo (kriva5),doktvrdocapostepenoopadaod325do100 Brinelazavisnostiodsastavaplamena(kriva7). Krivavelicinezrnanskoro paralelnasakrivom zilavosti (kriva6). APSORPCIJAGASOVAUSAVOVIMA 125 Analogni se izaceliksa koji za-varen oksiacetilenskimplamenomrazlicitogsastava(sl.V-7). 2,00 t.75

400 1,50i 3501,25 \ \ 1 Naugljenisuct plomen 7,00+--...--'"'1 OkstdirOJUCtplomen Sl.V-7- Uticajregulacijeoksiacetilenskogplamenana hemijskisastavimehanickekarakte:ristikesava.Osnov-materijal- s:rednjeugljenicnicelik = Kriva1.- Promenakoncentracije Kriva2.- Promenatvrdocesavastanjuposlezavarivanja (Brinel) Kriva - Promenatvrdocesava(Brinel)poslezarenjapri Postupakelektrolucnogzavarivanja Koncentracijakiseonika zavarenimsavovimazavisi odsledecihfaktora: tipai- intenziteta -elektricnog Zavarivanjegolimelektrodamadovodidozas1cenjamaterijalasava kiseonikomdo stoodgovara FeOoko tj.granicnoj rastvorljivostiFeO pri1 r-w) 1 1 !1 r 1 i 1 1 1 1 126 METALURGIJAZAVARIVANJACELIKA Pri elektrodamaoksidnogtipakoncen-tracijakiseonika savaostajejosvrlovisoka,redaoko Zavarivanjeelektrodamakiselogtipa,cija sadrzidezok-sidatore(sistemSi02-Fe0-Mn0),takodeelektrodamasa na bazititan-dioksida kiseonika sava;zavisnostiodsastava sadrzajkiseonikamozedasemenja granicama Pribazicnimelektrodamasadrzajkiseonikamateri-jalu savasedaljesnizavaimanji odHemijskisastavosnovnogmaterijala,metalnogjezgraelektrodei materijalasavaprikazani tabliciV-4sastavljenojna tataispitivanjaSlomana,RunijaiSofilda*[1]Nacionalnofizickojla-boratoriji (Engleska).Sadrzajkiseonikaosnovnomma- ielektrodnojzicikrecesegranicama renicelik),doksekoncentracijakiseonika savamenjaod 0,10doprizavarivanjuelektrodamakiselogilirutilnogtipa. Vidise,dasavovisaniskimsadrzajemmanganasadrzenajvecicenatkiseonika. Uticajkiseonika mehanicke Kiseonik razlicit namehanickeosobinemetalaza-visnostiodtogadalisenalaziucvrstomrastvoruiliu Urastvorenomstanju,kiseonikneposrednouticenamehanickeoso-blne(sl.V-8).Zateznajacinaitvrdocametalaseosetnosmanjuju;izdu-zenjesemalomenja,doknasuprot,udarnazilavostnagloopada. '; 50 r- 60 45 f-----+---!-------l.....""""""...........::-----+1-------j 10050 ;:-;;-- 40 90- 401 ! 180 :>1- ...:::::":. r-:- - - ---- +--.-., -..,,dv,"- ;:r 30'__:.....7020 ------ .1_l.........1..-1--..'1 25 ..... --"1----160 11,' 11 0,05Q,f50,200,25 Sadriajklseonika02 (%) Sl.V-8- Uticajkiseonikanamehanicke karak-teristike celika *Sloman,RooneyandSchofield **NationalPhysicalLaboratory,Teddington Oznaka elektrode D -.

--------- -Predmetispitivanja :!!lliilri'll il1:l!i1il11 1111 1 ill1!':i!l:ill!1:1: '1''1,1'111 11V-4 1 ''1' - liliHEMIJ SASTAVU% f\11:jl . Mn!. 1 Si1S 111-!l Osnovni ..............0,180,53 10,04210,032 l Meta1J?-.oj:zgroe1ektrode ........0,120,491. ,0101 0,02610,017 Materi)alsava. . . . . .. . . . . . . .0,090,50,,2570,0260,035 i1 1i1 ) j:zgroe1ektrode........0,070,34 1 q,0101 0,02710,030 l Materl)alsava. . . . . . . . . . . . . . . .0,050,240,2200,0290,036 1.: )Metalnojezgroelektrode........0,070,33:0,01510,02510,005 ( Materijalsava. . . . . . . . . . . . . . . .0,070,470,1600,0330,025 111 jezgro0,120,41Q,0201 0,026\0,018 l Materi)alsava. . . . . . . . . . . . . . . .0,050,230,1600,04310,026 11 Meta1nojezgroelektrode........0,090,460,0101 0,02810,008 l Materija1sava. . . . . . . . . . . . . . . .0,070,240,2430,0130,034 11 ) MetalJ?-.0jezgroelektrode...... .0,050,52q.,101 0,02210,016 ( MaterJ)alsava. . . . . . . . . . . . . . . .0,050,500,310,0290,036 11 i! 111::i:\:::i! ,,,,'lir:iil!i,t :'1,,,.. ! 1Ukupni02 N2 (topljenje(topljenje uvakuumu)uvakuumu) 0,0100,002 0,0120,003 0,100,015 0,0080,003 0,130,0135 0,0170,003 0,090,020 0,0220,003 0,120,031 0,0110,004 0,130,039 0,0150,003 0,060,050 1 (cm3/l00g) 0,7 0,7 1 13,4 0,8 1 6,4 0,9 1 8,2 0,7 1 9,4 0,5 1 17,8 1,0 1 4,7 Tip Kiseli Kiseli Rutilni Rutiln: Ilmenitni Rutilni ;... ::0 ..... ;...

-.] ( 128 METALURGIJAZAVARIVANJACELIKA Oksidniukljucci(sl.V-9),naprimeroksidFeO,narusavajujedrinu materijalasavaiusledtogapogorsavajusvemehanickekarakteristike. Prikazanirezultatipokazujudamehanickeosoblnematerijalasava,na-netogoksiacetilenskimzavarivanjem,malozaviseodsadrzajakiseonika unj emu,osimus1ucaj u1oseregulacij plamena.N asuprot,prielektro-lucnozavarenimsavovima,uticajkiseonikanamehanickeosoblne znatnoveci,narocitozaelektrodesaoksidnom (02 =ilikiselomoblogom,primalomsadrzajudezoksidirajucihelemenata (02 = 11- APSORPCIJAAZOTAUSAVOVIMA JedanodnajvaZnijihhemijskihprocesa,kojipratizavarivanjeze-leza injegovih legura jeste r.astvaranje azotaurastopukojom prilikom se obrazujenitridzeleza(Fe4N). Apsorpcijaazotaseodrazavajednovremenonamehanicke (povecanjekrtosti),nazakaljivostcelikainastarenjematerijalasava. Prematome,vazno poznavatimehanizamiosnovnefaktorekoji odredujuprocesrastvaranjainjihovuticajnaosobinezavarenih spojeva.AzotmozedastupiureakcijusazelezomdajuCinitridekako priindirektnomdejstvuamonijakaprinizimtemperaturama do APSORPCIJAGASOVAUSAVOVIMA 129 utokudugogvremena(70do100h),takoiprineposrednomdej-stvuazotanametalprivrlovisokimtemperaturama. Natajnacin,nitridi(Fe4N)kojiseobrazujuutokuprocesanitrira-njacelika(N2 >dajupovrsinesavrlovelikomtvrdocom.Azotse ovomslucajupokazujekao koristanelement.Sdrugestrane,vrlo mali sadrzajazota,karakteristicanza topljenja(utokuproizvodnje) celika,takodezaprocesezavarivanja,smanjujekapacitetdeformacije celika:izduzenje,kontrakcijuiudarnuzilavost.Uovomslucajuazotse pokazujekaostetna,nepozeljnaprimesa. Sistemzeiezo-azot Autor zajednosaprofesoromPortvenom[2]proucavaosistem zelezo-azotzaniskekoncentracijeazotaiustanovilisuneskladizmedu njihovihmetalografskizapa.zanjaidijagramakoji postavioFry1923. godine[3]. Ovaistrazivanja,zasnovananatermomagnetnimidilatometrijskim metodamaanalize,dozvolilasudasepostavidijagramzelezo-azot,pri-kazannasliciV-10,kojipokazujeda rastvorljivostazotazelezu prisobnimtemperaturamavrlomala(N2 N :> ::0 z "-! :> (') t" :> POJAVAPRSLINAUSAVOVIMA 177 2.upotreba elektroda; 3.predgrevanjezavarivanihkomada. Vecsmo VI-2 daprimenabazicneelektrode mozespreciti mikroprslinapricelika,kojiza-varen elektrodama,imaoviseodprslinazoniispod zavara.Razmatraniceliksa= Mn= Si = seznatnimobrazovanjemdonjegbejnitazoniispodzavara. vodonika. slicnihintermedijarnih doprinosi visokihlokalnihnaprezanjaiizaziva krtost Primenaba-zicneelektrode,cijirastopljenidodatnimaterijalsadrzi ko1i- vodonika,kojimozeda velikoj meri snizavasklonostka pojaviprslina.Povecanjeprecnikaelektrodedatogtipatakodesejav-ljakaopovoljanfaktor.VaughaniDeMorton[15],pri cajavodonikanamehanizampojaveprslina dosli do ka,da elektrodeuprocesimapojaveprslinanijeglavnifaktor, vecdakaoprvostepenifaktortrebasmatrati energija koja seodnosina sava(pogonskaenergija). Prematome,pojavaprslinaprisemozejavitisamalim ivelikimprecnikomelektrode,aliosetljivostpremaovojgresciprolazi kroz privrednostipogonskeenergij 1 do 12kJ/cm(sl.VI-21),zatimsepovecavasaporastomprecnikaelektrode prijednovremenom toplotneenergije. - -. ;.;".,_ -- -' 70 .. U6Q .. 10 10203040 Pogonskaenergijaluko(kl/cm) Sl.VI-21- Uticajpogonskeenergijeluka sklonostkapojavi 2.Primena elektrodatipa18Cr-8Nitakode povoljan nasprecavanjepojaveprslinavecerastvorljivosti vodonika sava,kojizadrzavavodonikkojiinace ispodzavara. 12Metalurgija i 1 1 1 178 METALURGIJAZAVARIVANJACELIKA Primenaaustenitnihelektrodanamesto.niskougljenicnih,zazavari-vanjecelikasklonihkapojaviprslina,mozebitiresenjezasprecavanje ugranicirastapanjaiuzonipoduticajemtoplote. pri-mermozedaposluzizavarivanjejakozakaljivihilisamozakaljivihce-lika(pancirnicelici)austenitnimelektrodama. 3.Konacno,predgrevanjezavarivanihkomadasmanjujebrzinuhla-denjai, predstavljanajefikasnijesredstvozasprecavanje pojaveprslinauzonipoduticajemtoplote.Predgrevanjezavarivanih komanaimavisepreimucstava: >-znacajstrukturnihtransformacijapomerajuciihkarav-noteznimstrukturama;uizvesnojmerismanjuje1okalnanaprezanja izazvanastrukturnimtransformacijama; 400 350 150 100 Krltlcnataclco / ................ ............--- @ ---------2 Vreme(min.) Sl.VI-22- Uticajbrzinehladenjanapojavu Kriva1- Elektrodaprecnika3,2mm;65prslina 1cm Kriva2- Elektrodaprecnika5mm;11prslina 1cm' Kriva3- Elektrodaprecnika5mm;predgrevanjedo nemaprslina. Kriva4- Elektrodaprecnika6mm;75prslina 1cm POJAVAPRSLINAUSAVOVIMA 179 - olaksavadifuzijuvodonikaizmaterijalasava,pocetnoguzroka pojavi prslina,takode olaksavadrugih gasova, smanjujuci ili sprecavajuciobrazovanjegasnihmehurova. Uopstegovoreci,temperaturupredgrevanjatrebapredvidetiutoliko visuukoliko vecazakaljivostosnovnogmaterijala. VaughaniDeMorton[15]suustanovili,dasklonostkapojaviprs-linanezavisisamood hladenja,nego odbrzineprolaska kroztemperaturniintervalizmedu150iukojem premanedav-nimradovimaFlanigan-aisaradnika[16],nastajanjeprslinanajvero-vatnije. Takonaprimer,prizavarivanjuelektrodama precnika6mmipri smanjenjubrzinehladenjapocevod(sl.VI-22),brojobrazovanih mikroprslina 1cm2 75(kriva4),dokpribrzemhladenju(kri-va1)poslezavarivanja precnika3,2mm,nastajesamo65 mirkoprslina 1cm2Akopredgrevanjeizazivaprimetnosmanjenje brzinehladenja,iznad"kriticnebrzine"pritemperaturi tada moguceizhecipojavumikroprslina(kriva3,sl.VI-22). Ovirezultatinavodenapomisao,datemperaturapredgrevanjaza-varivanih komadane definisepotpunoefikasnost sprecavanjaprslina;ona trebadabudetakva,kako obezbedilabrzinuhladenjaispod"kriticne brzine"uintervalu Efikasnost ,predgrevanjazavisitakodeod kolicineapsorbovanogvodonikaumaterijalusava, prematomeod prirode IzeksperimenataKotrela*[18],BredstritaiDzonsa**sevidi,dabr- _ nika)dovodidoobrazovanjaprs1ina. UVI-3navedenesuvrednostizakolicinuprslinauzavisnosti odvremenaprolaskatemperaturnogintervala150do Iz VI-3sledi,dazajedanteistiprecnikelektrode(5mm),pritrajanju prolaskanaznacenogtemperaturnogintervalaod10secuzoniispodza-Precnikbazicnihelektroda (mm) 3,2 5,0 5,0(sapredgre-vanjemdo6,0 * Cottrell **Bradstreetandones TABLICAVI-3 Trajanjehladenja uintervalu150-135 (sec) 2,5 10 100 12,5 KoliCina mikroprslina 65 15 75 180 METALURGIJAZAVARIVANJACELIKA varaobrazujese15mikroprslina 1cm2Pripredgrevanjudotempe-ratureod kojeizazivaproduzenjetrajanjaprolaskanaznacenog temperaturnogintervalado100sec,nije otkrivenanijednamikro-prslina. PRILOG Primerproracunapritiskavodonikaumaterijalusava Dabise predstavapritiscima, serazvijajutokom transformacije --7 u iucvrstomstanjuzeleza,pritempe-raturi razmotrimoreakcijuravnote:Ze: cija konstantaravnoteze = Parcijalnipritisakatomnogvodonika sadrzaju vodonika

odakle '_, ... - . 5 340 log =- --- - 2,34. Za1 815(=1 = 1,92105

Koncentracijavodonikautecnojfazidostizevrednostreda 3

stodaje

1,92105 [310-3]2 =1,70atm. Kolicinarastvorenogvodonikaucvrstojfazipri=iznosi 6,210-8 (19). Pritojtemperaturi =10-20;prematome 1020 [6,210-8]2=4105 atm. Prisobnojtemperaturidakleprelazvodonikaizatomnogumoleku-larnostanjedovodidorazvijanjapritiskareda100000at. Umaterijalusavaprezasicenomvodonikom,koncentracijavodo-nikadostizevrednost5do10cm3 na.100gmetalaili510-5 pffg=1020 [510-5]2 =21011 atm. Analoganproracunsemozeizvestizaazot.Konstantaravnotezere-akcije:2N +==N.>; POJAVAPRSLINAUSAVOVIMA KN2=[PN] PN2 181 Posto koncentracijeatomnogazota .parcijalnom pritiskuPN2,mozesenapisatisledecajednacina: [N%]2 PN2=--KN2 pri 2 340 log KN2 =-- -1,43 prema D.Fast-u[19]. Utecnomstanjupritemperaturi=1 =520[N/o]2 =520[45l0-3]2=1atm. Prisobnojtemperaturi=ravnoteznisadrzajazotaiznosi 1,410-5 i KNz=210-10 odakle N2 =21010 [1,4l0-5]2 =4 atm. Teorijskiposmatrano,pritiscikojerazvijaazotneuticunaproces pojaveprslinaumaterijalusava.Ovajgasuticenapovecanjekrtosti materijalasavausledobrazovanjanitridazeleza. BIBLIOGRAFIJ '. [1]D.Seterii:tn:L'IndicateurIndustriel(Geneve),665,n9(1957). [2]F.Meunieri Rev.Metall.nos5-6(1947),180. [3] Granjon:Soud.etTechn.Con.,vol.VII,nos3-4 .(1954),89. [4] Simsi Banta:TheWeldingJour.,28,n7(1947),326. L.Schaefjler, Campbelli Tielsch,TheWelding Suppl.,31, n6(1952)283s. L.Hoyt, Simai Banta:TheWeldingJour.,24,n9(1945),433. [5] Koziarski:TheWeldingJour.,30,n2(1951),163. [6]L.Reeve:Trans.Inst.Welding.,8(1945),80. R. TheWeldingJour.Suppl.,18(1939),17s. [7] RollasoniD.F. Roberts:Trans.Inst.Welding,13(1950),129;Jour. IronandSteelInst.,166(1950),105. [8]G.I.PogodinAleksejev:TheoriederSchweissprozesse,VerlagTechnik,Berlin, (1953),257. [9]W.Andrews:MetallurgyofSteelWelding;BritischWeld.Resear.Assoc. (1948)5. Sloman, Rooneyi Schofield:BritishWeld.Resear.Assoc. (1948),19. G.L.Hopkin:BritishWeld.Resear.Assoc.(1948),19. L.Reeve:BritishWeld.Researc.Assoc.(1948),48. [10]Zapffe:TheWeld.Jour.Suppl.,19(1940),24. Zapffei Sims:TheWeldingJournalSuppl.,19(1940),377s. 182 METALURGIJAZAVARIVANJACELIKA [11] W.Malletti Rieppel:TheWeldingJour.Suppl.,25(1946),748s. [12]R.D. D. Roach,D. Martini Voldrich:TheWeldingJour. Suppl.,28,(1949),311s. [13] Simsi Banta:TheWeldingJour.Supl.,28(1949),178s. [14] Folkhard:Schw.undSch.,4(1952),139. [15] G.Vaughani de BritishWeld.Jour.,1(1957),40. [16] FlaniganiTiMicleu:TheWeldingJour.Suppl.,32(1953),99s. [17]F.R.Baysinger,R.G.Kiline, Rieppeli VoLdrich:TheWeJ:dingJour., 30,n10(1951). [18] L. TheWeldingJour.Suppl.,32(1953),257s. [19] D.Fast:PhilipsResearch.Rep.,5(1950),37. [20] Gerbeaux:Soud.etTechn.Conn.,vol.XII,nos3-4(1958),109.

GLAVAVII PREDGREVANJEZAVARIVANIHKOMADA 1- UTICAJPREDGREVANJAKOM:ADANAPOJAVUPRSL!NA Uprethodnojglaviskrenulismopaznjunavaznostpredgrevanja uciljusprecavanjapojaveprslina. Ako odredivanje temperature predgrevanjajosdonedavnovrseno prematehnickimpreporukamapojedinihfabrikaili vrsenoempirijski, toskorasnjiradoviHessa,Cottrella,Bradstreetaidrugihdozvoljavaju dasetemperatura predgrevanja odrediuzavisn.ostiodhemijskogsastava osnovnogmaterijalaifa:ktorakojiuticunaizvrsenjezavarenihspojeva, naime:tipaspoja,vrsteiprecnikaelektrode, zavarivanog da brzinahladenjautemperaturnomintervaluizmedu150dovezanazaizvesnu"kriticnubrzinu",presudnicinilacupojaviprslina. Isto pokazamo,dapojavaprslinanezavisiodprecnika elektrode,vecodtoplotneenergije,kojaseoslobadapri,zavarivanju ujedinicivremena.Ovaenergija,izrazenaufunkcijienergetskihpara-metaraelektricnogluka,odredujeseizizraza Q=EIXt gde - naponelektricnoglukauV; I- jaeinastrujeut- vremetopljenjaelektrode. Toplotnaenergija,izrazenaudzaulima iliuvat-sekundima(Ws) / santimetru sava,odredujeseizobrasca (1) Q = v gde v- brzinazavarivanjaucm/min. Takonaprimer,zaelektroduprecnika6mmprijacinistruje250naponuelektricnogluka30V(merenomdirektnonaelektrodi)ibrzini ' ' :.i i i 1 r 1 r,: ! 1 184 METALURGIJAZAVARIVANJACELIKA zavarivanja20cm/minprimenjenaenergijaiznosi: Q=2503060_=22,5kJ. 20

60 103 Sl.VII-1- Uticajpogonskeenergijeluka ibrzinezavarivanjana uvara (premaackson-uiGoodwin-u)

....,.Of-----+--_L_4---+---+-----+----+-----i '1 ! .-.......... "81,5---- r---Q0= 18000 (Jjcm)1f--- " ! 1.0f-----+-----+----1------;----+---+-------4 ::1 1020 405070 Brzinozovorivonjo min) Sl.VII-2- Uticajbrzinezavarivanjana zonepod uticajemtoplotepri,konstantnojvrednostipogonske energijelukaQ=18 000J/cm(premaJackson-uiGood-win-u) PREDGREVANJEZAVARIVANIHKOMADA 185 Dvalukajednaketoplotneenergijemogudapokazuvrlorazlicit uticajnageometrijuzavarenogspojauzavisnostiodvelicineenergetskih parametara,kojiulazeujednacinu(1). DzeksoniGudvin*[1]supokazali,daprijednojteistojenergiji lukadublnauvararastesapovecanjembrzinezavarivanja(sl.VII-1); nasuprottome,sirinazonepoduticajemtoploteuzoniispodnavara jakoseuvecava,kadasebrzinazavarivanjasmanjuje(sl.VII-2). Hessinjegovisaradnici[2]ispitivalisuuticajtemperaturepred-grevanjanabrzinuhladenjamaterijalasavauzavisnostiodenergije lukazarazliciteizotermneslojevezonepoduticajemtoplote. Mismouopstilirezultateovihispitivanjaigrafickiihpredstavili naslikamaVII-3,VII-4,N"II-5;iznjihsemoguizvucisledecizakljucci: Prijednojteistoj osnovnogmaterijalaiprijednakojkoli-ciniunetetoplotneenergijebrzinahladenjavrlobrzoo,padasapoveca-njemtemperaturapredgrevanja.Takonaprimerzaizotermu "' "' -- u '-

--

;:; Pogonskaenergijaluka(kl/cm) 81.VII-3- Uticajpredgrevanja i limova(12,5mm i 25mm) nabrzinuhladenjasavapriizotermiKriva1:predgrevanje Kriva2:predgrevanje Kriva3:predgrevanje Kriva4:predgrevanje d=12,5 mmKriva1': d=25mm d=12,5mmKriva2':d=25mm d=12,5 mmKriva3':d=25mm d=12,5mmKriva4':d=25mm (sl.VII-3)prienergijiluka15kJi lima12mm,brzinahlade-njamaterijalasavaopadasa50na25C/secpripovecanjutemperatura predgrevanjasa(krive1i4).Istotakoizazoneudaljenije *acksoniGoodwin 1 1-1 1 ' 11i'Jlf lj '11 ! ' 186 METALURGIJAZAVARIVANJACELIKA odsava ustanovljeno,dabrzinahladenjabrzoopadaprijednojte istojkoliciniunetetoplotneenergijeelektricnogluka.Takonaprimer, poredenju saizotermom(kriva1)brzinahladenja,kojaodgovara izotermi(sl.VII-5)zadebljinulima12mm,opadasa25C/sec na3,5C/secprienergiji20kJ. UTICAJDEBLJINELIMOVA Ocigledno dadebljinekomadauticenabrzinuhladenja, kojarastesapovecanjemdebljinelimova. Prijednakojprimenjenojkolicinitoplotneenergije,naprimer25/kJ zaizotermu(sl.VII-3)ipredgrevanjuod(kriva4), brzinahladenjalimadebljine12mmiznosi5C/sec,limadebljine 25mm(kriva4'),28C/sec. 20 15 ;:; cD 10 5i 05 1 10 Pogonskaenergijaluka(kJicm) Sl.VII-4- Uticajpredgrevanjai limova(12,5mm nabrzinuhladenjasavapriizotermiKriva1:predgrevanje

Kriva2:predgrevanje Kri\'a:predgrevanje Kriva4:predgrevanje d=12,5mmKriva1':d=25mm d=12,5mm d=125mm d=12,5mm Kriva2': d=25mm Kriva :d=25mm Kriva4':d=25mm 25mm) PREDGREVANJEZAVARIVANIHKOMADA 187 Dabise jednakabrzinahladenja,naprimer15C/secza izotermu(sl.VIII-4)itemperaturupredgrevanjado top-lotnaenergijaprizavarivanjulima 12,5mm(kriva3)treba daiznosi13kJ/cm,prizavarivanjulima 25mm(kriva3'), 32kJ. --t-----1 25 20 ""'u "' u- '-.2. 615 5 ""' ;:; ucQ "' --... Q) ;::; 25... cn 1015202530 Pogonskoenergijoluko(kJ(cm) Sl.VII-5- Uticajpredgrevanjai limova(12,5mmi25mm)na hladenjamaterijalasavapriizotermiKriva1:predgrevanje Kriva2:predgrevanje Kriva:predgrevanje Kriva4:predgrevanje d=12,5mm d=12,5mm d=12,5mm d=12,5mm Kriva1':d=25mm Kriva2': d=25mm Kriva : d=25mm Kriva4':d=25mm Ovekrivepokazujudominirajuciuticaj limovanabrzinu hladenjai,shodnotome,naobrazovanjestrukturakaljenjauneposred-nojsava;pojavastrukturakaljenjamozedadovededoobrazova-njaprslinauzoniispodnavara. 1 . 1 w.!'11 i i i; 1 ' !i: ' li 1 ii! 1 188 METALURGIJAZAVARIVANJACELIKA III- EKVIVALENTNOGUGLJENIKA Razlicitiistrazivaci tvrdocezoniispod navaraodredivanjazavisnostiovemehanickekarakteristike,koja semenj vezisakarakterom transformacij ihemij skog sastavacelika,pri se svakogelementaizrazavakoeficijentom ekvivalentnostiodnosunaugljenik.Uprethodnojglavi dat jednostavanizrazzaodredivanjeekvivalentnog =+ Mn + Si 44 Vilijemsinjegovisaradnici[3]povezali prslinazoni ispodnavarasavrednostimaekvivalentnog (sl.VI-20). Usvojojskorasnjojstudijipredgravanja,Kotrel[4] iBredstrit[5] predlozHinoviizrazza ekvivalentnog =% + Mn+ Ni+ + V2 201510 (1) NemackiistrazivacisutakodepredlozHiobrazacza ekvivalentnog obzirlimova.Seferianpredlazeobrazacza 600 -"' -=..400 "( :1 200 .. Q) Q. .... 0,2 -----', ... 0,40,60,81,0 Sodriojugljeniko(

. ... ' ' 1,2 ' \. 1,4 Sl. VII-6- Temperaturamartenzitne transformacije Ar111 (Ms)uzavisnostiodsadrzajaugljenikauceliku (eksperimentalnevrednostiGreminger-aiDigges-ase vrlodobroslazusaovomkrivom) nika zasnovannapretposta'!ci,dadvacelikasajednakomtempera-turommartenzitne ...transfqrmacijezakaljivosti,kao zav-arljivost. Krivanasl.VII-6predstavljamartenzitne transformacijeMszaugljenicnecelikepremaZeneru[6].Vrednostiekvi-PREDGREVANJEZAVARIVANIHKOMADA 189 valentnogugljenika,dobijeneodstraneGrenniger-a[7]iDigges-a,vrlo dobrose slazusaovomkrivom.Zacelikesa sadrzajemizmedu0,10i1 ugljenika,temperaturamartenzitnetransformacijeMssemenjaskoro linearno iizrazava se jednacinom: Ms=550- 360

(2) gde tem.peraturamartenzitnetransformacijeMsdataustepenima Celsiusa. LegirajuCielementiucelikuuticunapolozajtackeMssaizvesnim koeficijentom,nazvanimkoeficijentekvivalentnosti.Utomslucajutem-peraturaMssemozeracunatipremaobrascu: Ms=550- [360 40(Mn+Cr)+20Ni+28 (3) u sukoncentracijelegirajucihelementaizrazeneuprocentima. Ovazavisnostvazisamozaniskolegiranecelike,kojiuzarenomstanju imajuferitnustrukturu. Akosepretpostavi,dadvalegiranacelikasajednakomtem.peratu-rommartenzitnetransformacijeMsimajujednakuzakaljivost,mozese pisatijednakostjednacina(2)i(3)odaklese izraz 360 =360+40(Mn+Cr)+20Ni+28 zaekvivalentniugljenik celika. t. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mn Cr..............................4,6 0,6 Ekvivalentniugljenikzaugljenicnicelikjednakezakaljivosti,od-redujeseizjednacine: 360 =(3600,15)+(405,4)+ (280,6) odakle =0,80. Natajnac1n,celiksasadrzajemugljenikaimao istuzaka-ljivostkaoirazmatraniCr-Moceliki,shodnotome,istumetalursku zavarljivost.Ovaj celikprakticnonezavarljivklasicnimpostup-cimazavarivanja.Da seonzavariobezpojaveprslina,neophodno primenitipredgrevanje.Micemovideti,nestodalje,kakosemozeiz..; racunatiovatemperaturapredgrevanja. 1 1 190 METALURGIJAZAVARIVANJACELIKA IV- ODREDIVANJETEMPERATUREPREDGREVANJA MetodaBWRA * UokviruBritanskognaucno-istrazivackogdrustvazaizucavanje tehnikezavarivanja(BWRA)*KotreliBredstritsu jedanvrlo znacajanradprakticnomodredivanjutemperaturepredgrevanja.Ovi istrazivacipovezalisusveusloveiparametreelektrolucnogzavarivanja, kojiuticunatemperaturupredgrevanja: - hemijskisastavcelika,kojiseizrazavaekvivalentnimugljeni-kom - tipspoja,dimenzijezavarivanihkomada,kojiseizrazavajubro-jemtermickestrogosti- BTS; - vrstaiprecnikelektrode. UtabliciVII-1dat primerprakticnogodredivanjatemperature predgrevanjacelikasistemazaizotermuuzavisnosti odbroj brazovanihprslina.TABLICAVII-1 Uticajbrzinehladenjanaobrazovanjeprslinazaizo.termu1 razlicitepocetnetemperaturezavarivanihlimova. fvt/1MaksimalnaBrzina 11 naBr?!Precnik tvrdoca zonehladenjazaSrednja ,termiCkell ktdenergl)ad...tkolicina !limovastrogostiroluka prslina i-11 or.rRTc;;:'\mmkJt'.crn- __top ote 0 n

1-5061632,53263,8! 624,53145,521 flimova516,1536910,872 12,5 mm)412,54211670 ]+ 20 11 Iimova514,703986,710 1'2,5 mm)513,239210,360 + 100103,210,638912 3,26,4395218 limova3,25,841831 i 28 25mm) 11 ' Hemij skisastavcelika: ...................0,14%Ni ....................0,23% Mn..................1,14% Si. . . . . . . . . . . . .. . . .0,30% Cr ....................0,66% .................0,24% Ustanovicemosveelementepotrebnezaodredivanjetemperature predgrevanjapremametodiBWRA. * BritishWeldingResearchAssotiation 11 PREDGREVANJEZAVARIVANIHKOMADA 191 Hemijskisastavcelikaizrazavaseekvivalentnimugljenikom datimizrazom: +Mn+ +(Cr 201510 (l) Ovomekvivalentnomugljenikuodgovarapokazateljzavarljivosti, oznacenslovima itd. VII-2).Pokazateljzavarljivosti razlicit,shodnotomedali bazicnailirutilnaelektroda . . Tipspojaidimenzijezavarivanihkomadaoznacavajusespecijal-nimindeksom,takozvanim"brojemtermickestrogosti"(BTS). Zavarivanispojsaodvodenjemtoploteudva,pravca(suceonisav) oznacen koeficijentom2;saodvodenjemtoploteutripravac(ugaoni sav)- koeficijentom3;krstastispoj,kodkojegdolazidoodvodenja toploteucetiripravcaoznacen koeficijentom4.Pri tomeuzeta jedinstvena limaod6mm(1/4').Brojtermickestrogosti (BTS) semnozenjemkoeficijentaodvodenjatoplo'te,kojiodgovarD brojupravacaodvodenja,limapodeljenomsaTABLICAVII-2 Pokazateljzavarljivosti Ekvivalentniugljenik 1 1

,1zavarljivosticelika iPrizavarivanjuPrizavarivanju /rutilnimelektrodama,bazicnimelektrodama

do[Cf 0,20do =0,25 0,21do0,230,26do0,30 1 0,24do0,270,31do0,35 0,28do0,320,36do0,40D 0,33do0,380,41do0,45 0,39do0,450,46do0,50F > 0,45> 0,50G Takonaprimer,zadvalima 6mm,suceonozavarena, BTS=2.Zadvalima 24mm,suceonozavarena,BTS blti: 24 S. 6 Zaugaonizavarenispojizdvalima 24i12mmbrojter-mickestrogostiiznosi 4+2 BTS= 9. 2 Najzad,krstastispojizdvalima 12i18mmiplocedeb-ljine24mmimaBTS=13. UVII-3navedenisupokazateljiBTSzanekolikonajraspro-stranjenijihtipovazavarenihspojeva.Temperaturapredgrevanja,prika-! s... 192 METALURGIJAZAVARIVANJACELIKA zanau VII-4,data uzavisnostiodbrojatermickestrogosti (BTS),pokazateljazavarljivosti,kojisedobljanabaziekvivalentnog ugljenika(jednacina1),iprecnikaelektrode. TABLICAVII-3 Brojtermickestrogosti(BTS) Tipspoja Dvapravcaodvodenja toplote........... . Tripravcaodvodenja toplote........... . Iimova (mm) 6i6 6i12 6i18 12i12 24i24 24i48 6i6 12i12 24i24 -------------------!------------1 Brojtermic-kestrogosti (BTS) 2 4 4 8 12 6 12 Primer.- Razmotrimoslucajsuceonogzavarivanjacelika25CD4 12mmelektrodamasa bazicnogtipa,koje hemijskisastavmaterijalasava,analogansastavuosnovnogmaterijala. Osnovnihemijskisastavzavarivanogcelika: Mn Cr........................... . 0,8 1 Ekvivalentniugljenik ovogcelika,izracunatpremajednacini (1),iznosi: 0,25+O,S._+(l+0,25)=0,415 2010 Pokazatelj_zavarljivostiovogcelika,prizavarivanjuelektrodama bazicnogtipaoznacen slovom Brojtermickestrogosti(BTS),izra-cunat,kako togorepokazano,zasuceonispojiznosi4. UtabliciVII-4navedena temperatura,predgrevanjazavarivanih komadauzavisnostiodprecnika elektrode. Brojtermicke strogosti (BTS) 1 1 ? '.......... { 1 1 ................ \ 1 4............. :. . \ ......( 12. . .. 16. . ... ......{ 1 24. .......( 13Metalurgijazavarivanja PREDGREVANJEZAVARIVANIHKOMADA TABLICAVII-4 Temperaturapredgrevanj Minimalnatemperaturapredgrevanja Pokazatelj zavarljivosti D F D F D D F D F D F /1 R D F 1 1 1 1 3,2 ) 50 125 75 100 150. 50 100 125 175 25 75 125 175 200 225 75 125 150 200 225 250 75 .12.5. 175 200 225 250 75 125 175 200 225 250 .. 1 ! _1 zavarivanihkomada Precnikelekt rodamm 4 ) 25 25 100 25 75 125 25 .25 75 125 150 200 25 75 125 175 200 225 25 75 150 17S 200 250 25: 75 150 . 7 5 200 .25.0 1 -. ~ 5 ) 25 75 25 75 i25 175 25 75 125 175 200 50 125 175 200 225 50 125 175 200 225 .. 6 (0 ) 50 125 75 100 150 50 125 150 200 25 75 125 175 200 1 .1 l 193 --8 ) -25 50 50 -125 25 50 100 150 25 100 150 200 194 METALURGIJAZAVARIVANJACELIKA ZavrednostBTS=4ipokazateljzavarljivosti predgrevanjazaprecnika3,2mmiznosi za precnika4mm predgrevanjaiznosi privecimprecni-cimaelektrodanije potrebno primenjivati termicke obrade. U primene elektroda,prijednakojvrednostiza BTS=4, da pokazateljzavarljivostiF,predgre-vanjazaprecnika3,2mmiznosi zapreenika 4mm, zaprecnika5mm, Metoda Seferiana Za predgrevanjaSeferian predlozio prostobrazac,koji dobljenkaorezultatispitivanjaraspodeletvrdoce zoniispodnavara razlicitihniskolegiranihcelika. predgrevanja se odredujeizobrasca: =350V[C]- 0,25(4) gde - predstavlja ekvivalentni Ukupniekvivalentniugljenikjednak zbiruhemijskiekvivalent-nog h,dobijenognabazihemijskogsastavacelika,iekvi-valentnogugljenika d,kojizavisioddimenzijazavarivanih komada: = h+ d Broj0,25upotkorenom izrazu(4)odgovaragornjojgranici :, .. odredujeizizraza: 360 h=360+ 40(Mn+Cr)+20Ni+ 28 (5) Ekvivalentniugljenik d,sjednestrane,zavisioddeb-ljinelima,sdruge,odstepenazakaljivosticelikai,shodnotome,od hemijskiekvivalentnog [C]d=0,005d h(6) gde d- zavarivanihlimovamm;0,005- koeficijent odreden eksperimentalno. Natajnacin, ekvivalentniugljenik semozeodreditiiz jednacine =[C]h(1+ 0,005d) Uzmimoprethodnodatiprimercelika25CD4 12mm1 nadimohemijskiekvivalentni prema360[C]h=(3600,25)+40(0,8+ 1)+ (280,25) odakle [C]h=0,46; i =0,46(1+ 0,00512)=0,48. PREDGREVANJEZAVARIVANIHKOMADA 195 Tadapredgrevanjaiznosi =350vo,48-0,25= Ovavrednostpredgrevanja vr1ovrednosti .predgrevanja,odredenoj metodiBWRA. Primer.Eksperimentalnim odredena pred-grevanja priMn-Mocelika 110mm,pri-menjenogza elektricnecentrale Elementikojiuticajapriekvivalenta........................... . Mn daseodredivrednosthemijskiekvivalentnog [C]h=0,40; iiznje ekvivalentniugljenik =40(1+ 0,005110)=0,62. .. predgrevanj - 350V0,62-0,25= kojavrlo odgovaraeksperimentalno nadenojvrednosti. Da bi uporedili dve metode za odredivanje predgrevanja, BWRA.imetoduSeferiana,razmotricemo isti celikdeb-ljine70mm,kaobiostaliokviruVII-4(BTS=24). MetodaBWRA.PrisuceonomMn-Mocelika70mmpredgrevanjaseodredujeu saekviva-lentnimugljenikom 120,5- . ]=0,23+ - + - =,34 2010 Priovom,zaelektrodubazicnogtipa,pokazateljzavarljivosti brojtermickestrogosti(BTS) .. + 1 . 2=24 2 ..Zaprecnika3,2mmpriBTS=24,izavar-(saglasnoVII-4)predgrevanjaiznosi1 ,, 196 METALURGIJAZAVARIVANJACELIKA MetodaSeferiana Saglasnometocli.Seferiana,hemijskiiukupniekvivalentniugljenik, takodetemperaturapredgrevanj susledeci: h=0,40; =0,40(1+ 0,00570)=0,54; =350]/0,54 -0,25 = Kakosemozevideti, metodedajuvrlo vrednostizatem-peraturupredgrevanjazavarivanihkomada. Dijagramnasl.VII-7dajetemperaturupredgrevanjazavisnosti oqhemijskiekvivalentnogugljenikai zavarivanihlimova. 350 0,80 0,70 = 0,60 '"' = o.so -406080' llmava(mm) Sl.VII-7- Racunskatemperatu:mpredgrevanja zavisnostiodhemijskiekvivalentnogugljentka i Hmova(Seferian) Takonaprimer,celiksahemij'skiekvivalentnimugljenikom

=0,50iod30mm,trebadabudepredgrejanprezavari-vanjanajmanjena..: PREDGREVANJEZAVARIVANIHKOMADA 197 BIBLIOGRAFIJA [1] JacksoniW. Goodwin:TheWeld.Journ.Suppl.27(1948),253s. [2]W.F.Hess, F.Nippes,L.L.Merrilli Bunk:TheWeldingJourn.23 (1944),376. [3]R.D.Williams,D. Roach,D. Martini Voldrich:TheWeldingJourn. Suppl.28(1949),311s. [4] L. Cottrell:TheJourn.Suppl.32(juin1953),257s. [5] L. Cottrelli Bradstreet:BritishWeld.Journ.34(juin1955),305. : [6] Bradstreet:ArcWeldinglow-alloysteels W. G.Thompson, izdavac(1956). [7] Zener:Trans. I. 167(1946),513i167(1946),550. [8) Grenninger: S. 30(1942),1. iS- .. [ DEODRUGI ZAV ARLJIVOSTCELIKA VIII.- PROBEZAV ARLJIVOSTI IX.- ZAV ARLJIVOSTUGLJENICNIHCELIKA - ZAVARLJIVOSTAUSTENITNIHHROM-NIKLO-VIHCELIKA i 1 1 ;_ . '""" KALJIVIHCELIKA XII.- ZAVARLJIVOSTHROM-MOLIBDENOVIH CELIKA GLAVAVIII PROBEZAVARLJIVOSTI DEFINICIJE Kompleksnaosobinametalailegura,nazvanazavarljivostimatri sledecaglavnavida: - operativnazavarljivost,kojaodredujeuslovekvalitetnogizvrse-njazavarenogspojatopljenjemili kojimdrugimpostupkom,pritis-komnaprimer; - metalurska ili lokalnazavarljivost,koja karakterise fizicko-hemij-skepromenemetalanastaleuprocesuzavarivanja; ________- seodredu u ""-- -------- sklonostkaobrazovanjuprslina. Zaodredivanjezavarljivostipredlozen nizrazlicitihproba[1]. KomisijaIX Medunarodnog institutazazavarivanje,koja se bavi .pitanji-mazavarljivosti,predlozila privremenuklasifikacijuprobazavarlji-vosti(izvestac Granzon*),koja autoruposluzilakaoosnovpri izlaganjuovematerije[2]. Odredivanjeoperativnezavarljivostisevrsi: - nazavarenimspojevima; - naepruvetamakojereprodukujuuslovezavarivanja; - naspecijalnim(nezavarenim)epruvetama. Metalurskaililokalnazavarljivostseodreduje:-- nazavarenimspojevima; - naepruvetamakojereprodukujuuslovezavarivanja; - naspecijalnim(nezavarenim)epruvetama. Zaodredivanjekonstruktivneiliopstezavarljivosti,primenjujuse sledeceprobe: - probekojepokazujusklonostkapojaviprslina; - probekojepokazujuosetljivostpremazarezu. * Granjon 1. 1-!' 202 ZAV ARLJIVOSTCELIKA 1- PROBEOPERATIVNEZAVARLJIVOSTI Probeoperativnezavarljivostitrebadapokazuponasanjemetala pritopljenjuimogucnostdobljanjakvalitetnogzavarenogspojasaili bezprimeneoperativnihvestina: specijalnogtopitelja(praha), predgrevanja,heterogenihspojeva,ivicazlebakojetreba zavaritiitd. Probe,nazavarenimspojevima Uovevrste kontrolaprelomnepovrsinezonerastapanja (materijala-sava),svodise navizuelnipregled, pod mikroskopom primalomuvelicanju,prikojemseodredujekarakterkristalizacijei otkrivaeventualnoprisustvogresakakompaktnosti(mehurovi,ukljucci). Probenaepruvetamakoje1eprodukujuuslovezavarivanja Oveepruveteseisecajuizzavarenogspoja,izvrsenogprematehno-logiji,predvidenojzadatukonstrukcijuiliizlimovastavljenihupro-duzetkusava" izavarenihjednovremeno sa savomispitivanekonstrukcije. Epruvetesezatimisecajuilomeradiispitivanjaprelomnepovrsine. Probenanezavarenimepruvetama skimplamenom.Ocvrscivanjemestatopljenjatrebada mirno,bez brizganja povrsiniibezizdvajanjagasova,kojeizazivarohavostna nalicj ulima. PredlogtehnickihnormizaaeronautickekonstrukcijeuFrancuskoj predvidaprobutopljivosti,kojasevrsinabrizljivoobrusenojilioturpi-janojpovrsinilimova.Ovakodobroociscenapovrsina,prakticnobez tragovaoksidaimasti, se toplotnom dejstvuodgovarajuceregulisa-nogoksidacetilenskogplamena.Tecnimetaltrebapritomdaostane miranbez"kuvanj ibezburnogizdvaj anj gasovaiprakticnobez obrazovanjatroske. R.Voaren*[3] predlozioprobuoperativnezavarljivosti,kojase izvodilokalizovanimtopljenjemepruveteiztankihcelicnihlimova. Buducidasufaktorikojiucestvujupriovomispitivanjumnogobrojni: toplotnaprovodljivost,kapilarnost,viskoznost,teCljivostitd.,takode idvesile,silatezinerastopljenogmetalaisilapritisakaoksiacetilenskog plamena,neophodno prethodnotacnoodreditirezimzavarivanja.Za ispitivanjesekoristiepruvetadimenzija200200mmi 0,5do 4mm.Zagrevanjesevrsiniskogpritiskajezgroplamena sedrzina rastojanju2mm odpovrsinelima.R.Voaren*ocenjuje opera-* Woirin PROBEZAV ARLJIVOSTI 203 tivnuzavarljivostprema i funkciji lima. svojihispitivanjaVoarenizvlacisledece - zacelicnelimove do2mmvrednostprecnika karakterise zavarljivost;ona bolja precnikrupeveci; 2,5 ...... 2,0 ...... > 1,5 :. :0 Q7.0 0,5 L Lo;aDob,aoa,lj/o" 1

1 --51015 Precnikutonullhrupa(mm) Sl.VIII-1.- Probeoperativnezavarlji>vosti tankihlimova(premaR.Woirinu) ..kriterijumzaocenjivanjeoperativnezavarljivostijer tom veciznacajimaviskoznostrastopljenogmetala; - sto vremenastajanjarupe,to boljazavarljivostispiti-vanogmaterijala. Kriva nasliciVIII-1 doblvenezavisnosti;onadelidijagram udvelevo od krive---oblas:tloseoperativne zavarljivosti i ob1astdobrezavarljivosti. 11- PROBEMETALURSKEZAVARLJIVOSTI Oveprobetrebada fizicko-hemijsketransformacijeosnov-nogmaterijalapod termickogzavarivanja. Probena zavarenim spojevima Uopstemoveprobe odredivanjemehanickih karakteristikasuceonoZla.Varenihspojevapoddejstvomstatickihilidina-204 ZAV ARLJIVOSTCELIKA mickihnaprezanjaprivisokiminiskim Vrsesesledeca ispitivanja:ispitivanjezatezanjem,smicanje,savijanje, zilavost, tvrdocai izvlacenje. standardiitehnickipropisi idimenzijeepruvetatakodeimestanjihovogisecanja izzavarenog spoja. Medu,probama zavarljivostispecijalnotrebana mikromehanickaispitivanjaSevenara,*kojadozvoljavajudaseprate lo-}{alnetransformacijeumikrozapreminamazavarenogspoja,otkrivajuci promene.metodu koristioprofesor [4]\ z-atimzajednici sa profesoromPortvenom[5],takode BrilijeiSeferian [6]zaispitivanjezavarljivostirazlicitihvrstacelika. Probenaepruvetamakojereprodukujuuslovezavarivanja Uovojvrstiproba ispitivanjaraspodeletvr-doce uzonipoduticajem toploteispod navara,koja opisanauglaviVI, vezisklonostizavarenihs,pojevakapojaviprslina.Probasepriprema natajnacin,Stose naispitivanicelikelektrolucnimzavarivanjemnanese jedannavar,pritomeuobzir materijala(sl.VI-18). Uzorak se preseca upravno na .navar, se mikroispitivacatvrdo-ce(Vikerssapritiskomod10kp,ilidrugomnekommetodom)pratipro-menaoveosobineispodnavatazoniuticajatoploteosnovnogmate-rijala. Akovrednosttvrdocepojedinimtackama zoniispodnavara .;g; - 1r...-.- -predohrane(predgrevanje,povecanjeprecnikaelektrodeitd.)ra-1disnizavanja ovetvrdoce . .iNasl.VIII-2prikazani jednogtakvogispitivanja,izvr-Jsenog pri zavarivanju Mn-Mo celika 110mm.Familija krivihtvr-.1docezoniispodnavaradobivena kaofunkcijaprecnikaelektrodei /temperaturepredgrevanja.Promena ovihkrivihirazmatranje 11transformacijaomogucilisudaseodredipred-r grevanjapriovihcelika,na oko.U drugihcelika, zaodredivanjekorozionepostojanosti zavarenogs.poja,kojaotkrivaizlucivanjekarbida,prihvacena nekim . zemljamakao probazaodredivanje zavarljivosti ovevrstecelika. . Probenanezavarenimepruvetama Najviseraspostranjenaiz serije ovih probajeste Dzomini,koja sesastojizagrevanjujednogodkrajevacilindricneepruveteprecnika 25mm i 100mmdotemperature Suprotnikrajepruvete; koji se ne zagreva,neprekidno se bladi mlazom vode. Posle toga, ispituje se promena stvorenih iraspodelatvrdoce duziniepruvetepocev odnetransformisanogdelametala dopregrejanogdela. *Ovaispitivanjasuopisanaknjizi"LesSoudures",izdanjeDunod,Pariz. PROBEZAV ARLJIVOSTI 205 Brzinazagrevanjaidostignutatemperaturaepruvetepri Dzo-mini,dalekosuodtogadareproduk\ljutermickicikluszavarivanja usledtoga,prijednakojtvrdoci,struktureposmatraneuDzominiepru-vetamaneodgovarajustrukturamazavarenogspoj iztogistogcelikc;. Ucilju poboljsanjaovepro,bebilo predlozenodasepovecabrzina zagrevanja pomocustruja visokeucestanosti. Na sliciVIII-3 prikazane su Dzomini krive za dvatipa konstrukcionih celika saMniMn.Krivepokazujuuticajmangananapro-kaljivostcelika. Jedandruginacinispitivanja,nazvanprobomlokalizovanogtoplje-nja,sastojisemestimicnomzagrevanjuililokalizovanomtopljenju celieneploce 10mm oksiacetilenskimplamenom.Termickiciklus fiksiraseutackama,kojesenalazenarazlicitimrastojanjimaodmesta zagrevanja,pomocuosetljivihtermoparova.Karakterfizicko-hemijskih transformacijaprocenjujesepomocumetalografskei.promena tvrdoce. - zonopredgrevonjo 325 1 5 300

cn275 :r: ...... Qj -.: 250 3,2 u4 3.2 '1:! ... :. .._ 225 4 5 6 - zonorastapanjo 200 175 t--t--------+-

20100150200250 300 emperaturapredgrevonjo

Sl.VIII-2- Uticajtemperaturepredg.revanjanapromenu pregrejanezoneizonerastapanjazarazlicite precnikebazienih Ma:ngan-.mo1ibdenskiceli:k 110mm Mn =1,150fo; 206 ZA VARLJIVOSTCELIKA Uprobama,koje Granzon*(7]zazavari-vanje tezida hlad:enjasava 450 400 ....... ] .... ....... 250 " ... > ..... 200 150 100 2' t-.. " r\. \ \ 1\ 1\ \ i\ 1\ 1\ 1\ 1\ '"' 1 f\ !'-... !"'-.1"'-- "' .......... \'.........._ i' - 1 0,524 51020 IOOmm Rastojanjeodzagrevanogkrojaepruvete Sl.VIII-3- Dzom.i.nJ__kri'V---za-d.va-ce1ika.... ... --------' ut"'"-1.

Kriva1:zonarastapanja 0,08;Mn=0,90) Kriva2:osnovnimaterijal 52-1 =0,15;Mn=1,45) 1Kriva3:osnovnimaterijal 52-2 =0,16;Mn=1,70) izvorzagrevanjakadapovrsinalimapocnedasetopi. pregrejanezonedaje,natajnacin,dragocenepodatkeprokaljivosti celika. PROBEKONSTRUKTIVNEILIOPSTEZAVARLJIVOSTI Probekonstruktivneiliopstezavarljivostitrebada sklo-nostzavarenogspojakapojaviprslina, osetljivostprema zareza.One da razlicite,stozavisiod ipri- celika. Probe se vrsena slobodnimepruvetama ilinamehanicki kada seradi tankim limovima ilina epru-vetamakadaseradidebelimlimovima. * Granjon PROBEZAV ARLJIVOSTI 207 Probesklonostikapojaviprslina OveprobetrebadapokazusklonostcelikakapojaviprsHnanaos-novu pojave bilovecih prslina m.ikroprs1inaposle zavarivanja;prime-njuju se,uglavnom,pri izucavanjusklonostika pojaviprslinaonihugljenicnihiniskolegiranihcelika. IspitivanjusepodvrgavajuepruveterazliCitog uzavisnostiod togadali sulimovi iliuklj esteni. 1. sklonostipojaviprslina limovima Najjednostavnija jestekrstastispojizdvecelicnetrake,1do2mm isirine oko10cm,zavarene oksiacetilenskim plamenom.Epru-vetaseposlezavarivanjapodvrgavanaizmenicnomsavijanjudopojave prsline ti zonipregrevanja(sl.VIII-4). t .,,.Sl.VIII-4- KrstastaprobaSl.VIII-5- Probazavarljivosti .. ProbaFOKER-a*(sl.VIII-5)sastojiseutopljenjudelaispitivanog metalagasnimplamenom,pocevodivicelimadonjegovogcentra. ProbaFOKE-VULF-a**(sl.VIII-6) potpunijaodprethodne,posto topljenjametalazapocinjeizuglalima,protezeseskorodocen-tra,zavrsavaseusredinijedneodstrana. Ovaproba,naizgledjednostavna,predstavlja stroguprobuza .. ' .... .... .... .... .... .... ... .. ......... .-nt Sl.VIII-6- P.robazavarljivosti premaFoke-Vulfu * Focker **Focke-Wulf Sl.VIII-7- Probazavarljivosti premaKrupu 208 ZA V ARLJIVOSTCELIKA odredivanje sklonostika podavi prslina.Neki celici,kojise nalazenagranicizavarljivosti,nepodnoseslicnaispitivanjaiprinjima se kaonezavarljivicelici. ProbaKRUP-atezida lim 1,2mm,zavarivanjem jednogsava(sl.VIII-7).Prslinesepritakvimispitivanjimaces-ce nastrani, fabrikama prizavarljivostivisokovrednihcelika. Nemackiistrazivaci sistematskomprimenomrazlicitihprobaus-tanovili razlicitihfaktoranazavarljivost celikaza vazduhoplovstvo,narocitouticajtehnologijenjihoveproizvodnjei koncentracijei 2.Probesklonostikapojaviprslina ukljestenimlimovima ProbaBOLENRAT-a*sastodisesuceonomspojaiz dveploce s,pecijalnO.m hladenjanas-tanuprsline,tadaseceliksmatradanijezavarljiv.Ako vid-ljive,tada se kontrola radiografskimispitivanjem ilijednostav-nije,ispitivanjimazatez.anjemilisavijanjem,koja kojima doslodopojaveprslinapriviSim sve-doce prelomimaepruveta. zaprobu Bolenrat sastoji se iz dve zavarene limene trake sirine 6cm,cvrsto hvatacimaspecijalnog(sl.VIII-8).Za-varivanje sevrsina ivicamalimovakojese Akonemavidljivih prslina, se ispitivanjenaizmenicnimsavijanjem. Sl.VIII-8- Uredajzaispitivanjesklo-nostitankihlimovakapojavjprslinapri zavarivanju prema Bolenratu ProbakonstruktivnezavarljivostiRD**razradena odstrane upraveEngleskoj.Ona Francuskojprihva-cenaodstranenekihdrzavnih (Mornarica, itd.)za odredivanje ka pojavi prslina procesazava-rivanja limovavelikihPloce dimernzija 300150 mm promenjliva),sazakosenjemjedneodivicanaduziniod * Bollenrath **SkracenicazaResearchDepartement PROBEZAV ARLJIVOSTI 209 150mm,ukljestene su specijalnomuredaju(sl.VIII-9).Zavrtnjizaste-zanjesprecavajupoprecnudilataciju,jakiklino.vizadrzanjeonemo-gucavanju vitoperenje.Dodirne po.vrsinetreba da budu brizljivo obradene--poravnanekako iseobezbediliminimalnizazoriuciljusmanjenja mogucnostis1obodnogskupljanja. Poslepostavljanjaplocauuredaj,nanosisekorenizavar,zatim seostavidaseohladi.Zavarivanjedopo1punezlebaizvodisenataj nacin,tj:svaki sesledecizavarnanositekpostoseprethodnonanetiza-Sl.VIII-9- UredajRDzaispitivanjesklonostikapojavi prslinaukljestenihlimova 1/1/1IV .. @1! Sl.VIII-10- DispozicijaO'Nejoveprobe( O ' N e i ) 14Metalurgijazavarivanja ::! 210 ZAVARLJIVOSTCELIKA var ohladi.Tako zavarena ostaje dvadotridana;ako zavarenom nedodedopojaveprslina,tadaseposlevodenjaiz epruvetarasecana sav itraze mikroprslinekakouma- sava,tako igranicirastapanja.Dobrazavarljivostcelika karak-terisese prslina. Probaskionostikapojavi prsiinaO'NEJpredv:idena takode za ispitivanjezavarljivostilimova.Zavaroo.aepruvetaseizvodi preklopnogspojaizdvalima, stegama,sapreklopom od25mm.Dimenzijeepruvetadate nasliciVIII-10.Nanosenjeugao-nihsavovaizvodisenaizmenicno1,2,3,4(vidi pri : 1 i sesav4nanositekpostose ohladi.Ispitivanj se mozeucini ti os strozijim, povecanjabrzinehladenja, stosepostizepostavljanjembakarnihplo-canapreklopnispoj.Poslezavarivanja, epruvetaseraseca linijamaI, IIIi IV,otkrivanja prslina. d)ProbaSVINDEN-RIV-a.**- Ovase proba vrsi na pomocnom u(sl. VIII-11) sesastoji iz dve ploce cvrsto s:tegnute dvazavrtnja.Gornjadebelaploca izradena izistogcelikakaoiispitivana epru.veta,dok donjaplocajosvecedeb-8ljine.Ispitivanicelik plocepriteg-. 4 nese cetirizavrtnjaza .....1 i:.seohladi.Na uvrlostrogim -- v. secetvrti 'f' onisav.Poslehladenjacetvrtogsavapomo--1 ++:;./ fizickihmetodakontroleotkrivasepri-sustvoprslina savovailios- '" 2 novnom Sl.VJII.,H- Ur.edajzais-pitivanjesklonostikapojavi prslinadebelihlimovaprema Svinden-Rivu(Swinden-Re.eve) Ukijesteniugaoni sav. -Za odrediva-nje sklonostikapojaviprslinaugaonogsava mornaricarazradilaprobu(sl. VIII-12),koja prihvacenamnogimzem-lj ama.Probasesastoj iizvertikalnoglima ciji krajevizavarenizahorizontalnilim ugaonimsavovima,cimese jako spoja. savovana krajevimaostavljase 200mmza zavarivanjeugao-nogsavakojise Ugaonisavsenanosinajpresamosjedne strane.Akoposlehladenjaovomsavunedodedopojaveprslina,tada senanosi savsa strane.eventualnihprslina mo:Zese otkritibilometodomkvasenja ispitivanjem.U * O'Neill **Swinden-Reeve ***evolucijioveprobevidi:Zavarivacn2,1965,str.2--11. ! PROBEZAV ARLJIVOSTI 211 ciljuizvrsenja ovogispitivanjauvertikalnom limu,seizbusiodgovarajuci otvor. Pozeljno unificiratiuslovezavarivanja(jacinustruje,brzinu zavarivanja,precnik elektrode)jer onibitno uticuna rezultate ispitivanja. Sl.VIII-12- Probasaukljestenimugaontmsavom 3.Probesklonostikapojavi prslina samoukljestenim limovima Ove seprimenjujuzaispitivanjecelikavrlovelikihnaroeitopriispitivanjuzavarljivostikonstrukcionihcelika. ProbaKOMERELA*.- Komerel preporucioprobu,kojapred-vidasavijanjeepruveteizvelikogkomadanakojem elektro1ucnona-varenjedanzavar:utakvojepruvetinastajunaprezanjausledsamo-uklj estenj epruvetaoveprobesastojalaseizsipkekvadratnogpre-sekasa stranom kvadrata50mm,naciji1p- sudvema stranama glodanjem.

.. 1na vase savijanjupodus1ovimaprikazanimna sliciVIII-13.Epruvetaizvi-lspitivanjesavijanjembeznavara lspitivanjesavijanjemposlezavarivanjo Sl.VIII-13- Epruvetaiispitirv'anjepremaKomerelu * Kommerel 14* 212 ZA V ARLJIVOSTCELIKA sokokvalitetnogcelika52(beznavara)prisavijanjemtreba dadaugaoodKomerelsmatra,da metaldobrozavarljiv,akougaosavijanjaep-ru.vetedimenzija 5050mm,pripremljen podgore navedenim uslovima, prelazi50. Predlozena ijednavarijantaoveprobe.Epruvetazasavijanjeiz-radujeseelektrolucnimzavarivanjemzavaraduzine300mmu.osivelike plocedimenzija20050700mm. Sistematskaispitivanjaizvrsenanatakvimepruvetamapokazujuda: - Celik52,,nezavarljiv,pokazujegrubprelomprivrlomalim uglovimasavijanja5do10ibezdeformacije.Predgrevanjeepruveteiz ovogcelikadoznatnopovisavavrednostu.glasavijanjapriispi-tivanju.; - uceliku.37,posleanalognihispitivanja,dolazidopojavefinih prslinavecprimalomuglusavijanja.Akoseispitivanjesavijanjemnas-tavidolomajavlja segrubi lom sakrupnozrnomstrukturom. Predgrevanjeovihcelikadoznatnosnizavaosetljivostovih celikapremazavarivanju. Ovasu.ispitivanjaomoguciladasedefinisu.zavarljivikvalitetice-lika52ipokaz.aladanacinproizvodnjecelikaimaprvostepeniuticaj; osimtogapozeljna sitnozrnaprimarnakristalizacija. Geren* nedavnovrsioslicnaispitivanjanaTomaso,vomceliku 52HSsavisokomgranicomrazvlacenja,predvidenomzaizraduza-!-varenihkonstrukcij [8].

sucenomzavarivanju.cetiridebelalima natajnacin,stosenajprezavaredva savazaukljestenje i (sl. VIII-14),poslehladenjapoprecnisav

Ovaproba veomaprivlacna zbogsvojejednostavnostitakodei vrlo1stroga.Medu.tim,onapruzamalo mogucnostizapromenunaponauklj es-tenja,kaosto toslucaju.drugim __ slozenijimprobama. ProbakruznogsavaiLi"Ring Test".Ova predlozena speci-jalnozaodredivanjesklonostidodat-nogmaterijalakapojaviprslina.Epru-Sl.VIII-14- Epruvetasasavomuveta u. diska, precnika 100mm oblikuslova i 25mm(sl.VIII-15),saVili zlebom.Disksepostavljau.odgova-rajucepripremljeniotvorkvadratne plocesa stranom od212mm.Posle izvrsenjakruznogsava,sav se polira i nagrizada seotkrileeventualneprsline. * Guerin PROBEZA V ARLJIVOSTI 213 Slicnoovojideji,Stajnberger*inj egovisaradnici[9] ep- ploce5050mm i 12,5mmkoja imalanizleb 4,7mmiprecnika25mm(sl.VIII-16).Topljenjedodatne zicevrsise zazavarivanj atomizovanimvodonikomili Sl.VIII-15- Proba"kruznog sava"("Ring zaispiti-vanjesklonostikapojavi Sl.VIII-16- Probasklonosti kapojavip.rslinadodatnog mater.ijala(metodaArcos) pistoljazazavarivanjezastitnom sabrzimhla-denjem Ovom probom moze se isto takoispitivati sklo-nost ka pojavi prslina materijala sava nanetogelektrodamabazicnogtipa. prslinaseotkrivanagrizanjempoliranepovrsinesava.Is-trazivacisuprimenili zaizbordodatnezicezazavarivanje konstrukcijai(tablicaVIII-1):zavarivanje dodatnom zicom izcelika Idovodidopovisenesklonosti ka pojavi prslina; zavarivanjezicomizcelikadozvoljavadasedobijezavarenispojkoji manjesklonpojaviprslinazavarivanjezicomizcelikaIII(beznikla) TABLICAVIII-1 ElementiCelikI 1 CelikCelikIII 0,27do0,350,15do0,200,27do0,32 Mn0,6do0,80,55do0,750,7do0,9 Si0,20do0,350,25do0,400,25do0,45 s N 0,040.080,120,160,20 Sadriaiugljenlkacellku Cr 18-8 Nl Sl. - UticajsadrzajaugJjenika izlu-civanjauaustenitnomcelikupr;iutoku 1 000h(premaBainiAborn) Uticajugljenikanakorozionasvojstvaovihcelikapocinjedasepo-javljujekadkoncentracijaprede Medutim,ovakriticnakoncen-tracijamoze ivisaprivremenazadrzavanjailipakpri velikojbrzinizagrevanjaihladenja,sto slucajsazavarivanjem. Nasl. intenziteta zavisnostiodkoncentracije pri zagre- Izdijagramasemoze da sklonostkakar-bida jednaka prikoncentracijinianjojod18Metalurgijazavarivanja 274 ZAV ARLJIVOSTCELIKA 1.Uzrocimeaukristalitnekorozije Postojiv1seteorija,kojeobjasnjavajumehanizammedukristalitne korozije.Najverodostojnija teorijaizlucivanjukarbldahroma granicamaaustenitnihzrna,koje pracenoosiromasenjemonihdelova metalahromom,kojisenalaze neposredno uz izlucivanja (sl.Rendgensko-strukturneanalizeelek-trolitickiizlucenihkarbida*pokazalesu da izluceniizcvrstograstvorapri dugotrajnomzagrevanjusadrzeoko Cri ovajsadrzaj odgo-vara Cr 4 SaglasnoistraZivanjimaBejnamogu-ce prikazati sledecushemuovihproce-sa.Brzinaobrazovanja veoma . malapriniskimtemperaturamainaglo rasteutemperaturnomintervelu600do stvorennatajnacin,izlu-cujese - kaosto tounajvecembroju slicnihslucajeva- granicamazrna: Zaobrazovanjekarbida,obogacenog Sl.

_= 1200 _Mikro- hromom,ugljenikmoradaapsorbuje strukturaaustenitnogcelikati- hromizmikro-zapremina,kojesenalaze 18Cr-8Ni =O,lOo/o)uneposrednoUZ.granicezrna,stoizaziva zoni korozije.lokalnoosiromasenjehromom(sl. Elektrolitskonagrizanjeuoksal- Akokoncentracijahromauovimmikro--,1 ,....__ ..

tojanost),onda unjima'nastupitihe-mijskakorozija.Prematome,koroziji nisupodloznisamikarbldi,vecdelovi metalaneposrednouznjihkojisuosiromasenihromom.Ovahipoteza uspesno obja.Snjavaprvirastucideokrivesa sl.Akose,produzitrajanjezadrzavanjaprikriticnojtemperaturionda dolazido izvesnehomogenizacijeaustenita.Srednji sadrzaj hroma se moze smanjiti,sadrzaj uranijeosiromasenimdelovimamozeiznositi viseod Ovahomogenizacija(sl. dovodidodovoljnog vecanjasadrzajahromauosiromasenimdeloyima,da sesmanjilai caksprecilaosetljivostpremaizlucivanju Ovimprocesimase objasnjavadrugipadajucideokrivenadijagramusasl. koji odgovaraperioduuspostavljanjakorozionepostojanosti(regeneracije strukture). Sjajnuproveru oveteorijeizvrsio Sevenar[11]pomotutermo-magnetneanalizecelikasaCr,Nii (magnetnalegura ATV).Sevenar utvrdiO.stepenheterogenostisastavaaustenitaprema temperaturamaKirijevetacke. * G. nedavnoispitaosastav pomocurendgenostrukturne analizeiutvrdiodaoniodgovarajuformuli gde -kompleksne smesemetala(63%Cr + Fe + 3% Ni). ZAV ARLJIVOSTUSTENITNIHHROM-NIKLOVIHCELIKA 275 Zahomogeniaustenitnicelikkriva.= f(T)naglopadatesetem-peratura Kirijevetackejasno i:s;poljava(sl.krivaAkopri ter-.. mickojobradidolazidaizlucivanjakarbida usledtoganastajehetero-genostaustenita,onc!akriva=f ima Kirijevatackase udvajaipovrsinaSizmeduovihKirijevihtackatemperaturnomin-tervalu

(sl.kriveisepovecava.Uperioduuspostav-ljanjakorozionepostojanostiudva:janjeKirijevihtacakanakrivamais-cezava,jedina tacka se pomeraka strani visihtemperatura(sl. krivad). l Kaljenoso otpuitanJo .100200300 emperoturo

.Kaljenosa trajan:eotpuiton/O2 h prl 200300 emperaturo Kaljenoso trajanteolpuitonjo15 mln prl 100200 emperotura

d) Kaljenoso trajanjeotpustanjo100 h prl 100200300 emperoturo

Sl. - Odredivanjeheterogenostisastava austenitau leguriCr =Ni = O,lOOfo(leguraATV)pomocu termomagnetneanalize(prema Chevenard) Madasetermomagnetnaanalizanemozeprimenitizaizucavanje austenitnihcelikatipa18Cr-8Ni,jersunemagnetni,izgladada zakon.omernostipojava opravdanodaserezultatiSevenarovihopitaeks-trapoliraju inaovajhrom-niklovihcelika. Medutim,goreizlozenateorijamedukristalitnekorozijeipakneob-jasnjava intenzitetporastasklonostikamedukristalitnojkoroziji,tj.brzi-nuobrazovanjakarbidahroma.Tako,naprimer,uslucajuzavarivanja "osetljivost"se stvara udeluminuta,kadaprolazi kritienetempe-rature. Zaobjasnjenjeovepojavenekedrugehipoteze: - obrazovanjekarbidazeleza(hipotezaMillera); - obrazovanjemedukristalitnogferita,izazvanoporastomnapre-zanja granicamaaustenitnihzrna(hipotezaBecketta); 18* il 1 1 1 1 11 1 1 1 1 i ! 1 276 ZAV ARLJIVOSTCELIKA - segregacijaugljenika granicamazrnaaustenitaprizagre-vanjunavisokimtemperaturama(iznad povisavajuci kriticneosetljivosti(hipotezaL. 2.Povisenjepostojanostiprotiv korozije Izlucivanje hromaizcvrstograstvora,kojedoprinosime-dukristalitnojkoroziji,zavisiodmnogihfaktoraodkojihsunajvazniji: uticajhemijskog sastavacelika; uticajtrajanjazadrzavanjau kriticnihtemperatura; uticaj elemenata; d)uticajmikrostrukture; uticajtermicke imehanickeobrade. Utica_jhemijskogsastavacelika.Uticajugljenikadominiracelo-kupnim postosmoprihvatilidauprocesumedukristali tne korozijeodlucujuciuticajimaizlucivanjekarblda granicamazrna. Zbogtoga,radikalnosredstvozasmanjenjeosetljivosticelikaprema korozijitrebadabudesnizenjesadrzajaugljenika,ispodgranicerastvor-ljivostiuaustenitu.Ustvarnosti,bilo primecenodanerdajucicelici tipa18Cr-8Nisasadrzajemugljenikaispodnisupodlozni medukristalitnojkorozijiprimakojimrezimimazagrevanjaihladenja uintervalukriticnihtemperatura.Zazavarenespojeve,kojiseodlikuju velikimbrzinamatermickogciklusa,mozesedopustitimaksimalnakon-11centracija ugljenika do ... 'neophodnoscutopljenjailivenjauvakuumu.Sdrugestrane,akose vratimodijagramuraspode1efazaprivelikimbrzi.namahladenja(sl. onda se tacka na ovom dijagramu,koja odgovaracelikutipa18Cr-8 Ni sa veomaniskimsadrzajemuglje,nika,nalaziu austenita,skoronagranicidvofazneoblastiaustenit+martenzit.Ako uprocesu zavarivanjadodedoizvesne oksidacije hroma,to se posmatrana tacka,kojapredstavljadotic.nicelik,pomerau martenzitnihstruk-tura,icinispojkrtim.Prematome,zaniskougljenicnehrom-niklove celikepotrebno povecatikoncentracijuhromauciljumetala sadvofaznomaustenitnom-feritnomstrukturom. Uticajhroma veomadetaljnoproucenuraduBastienaiDe-dijea*[2],kojisuustanovilineophodan odnos iz.medukoncentracijeuglje-nikaihromauaustenitn1mcellcimauciljumedukristalitne korozije(sastepenomtacnostiispitivaneepruvete supod-vrgnuteaustenitizacijipri zatimotpustanjupriutoku ednogcasa. Zaaustenitniceliksakoncentracijomnikla odnos izmedumaksimalnekoncentracijehromaiugljenikadat izrazom Cr >80+ 16,8 * Dedieu ZA V ARLJIVOSTAUSTENITNIHHROM-NIKLOVIHCELIKA 277 Saglasno ovom izrazu uklasicnom celiku sahroma,koncentraci-jaugljenikatrebadabudemanjaod privecemsadrzajuhroma, prirodno,mozesedo,pustitiizvesnopovecanjekoncentracijeugljenika, bezopasnostidadodedosmanj enj postoj anosticelikapremamedukris-talitnojkoroziji.Naprimer,prihromamozesedopustitisadrzaj ugljenikado Nikl,zarazlikuod povisavaosetljivostaustenitnihcelika premamedukristalitnojkoroziji.Usledtoga,pripovisenjukoncentracije niklaucelicimaovogatipaneophodno smanjitikoncentracijuuglje-nikadabiseizbeglamedukristalitnakorozijausledizlucivanjakarbida. Akosezacelikklasicnogtipa18Cr-8Nisagornjomgranicomdo-pustivekolicineugljenikaoduslucajuzavarivanja,predvidapo-vecanje koncentracije niklaumaterijalu sava sa9na onda neOIP-hodnosmanjitisadrzajugljenikana0,021 akosezelidaobezbedi dovoljnapostojanostpremamedukristalitnojkoroziji. Meduostalimelementima,kojiuticunamedukristalitnukoroziju hrom-niklovihcelika,trebaspomenutiuticajazota,kojiselakorastvara uovimcelicima.umaterijalusavaizradenome1ektrolucnimzavariva-njem,koncentracijaazota.mozedadostigne0,06do Uticajovog elementanamehanizamizlucivanjakarbidaizcvrstograstvorajosnije dovoljnoproucen.Prema podacima Bindera[12],negativan uticajazota najvecipri koncentracijioko zatermickuobradupriutoku 100casova.PremapodacimaSheridanaiKieffera[13]nepovoljanuticaj azotasepovisavasapovecanjemnjegovekoncentracije. Molibden,ka()alfagenielement,slicnohromu,pokazujepovo1jan ____,.-----O.l..,...Itica .. DoclaJLanj ..... ,

enika cei.taj priuvodenju uceliktipa18Cr-10Nimozesedopus-titi koncentracija ugljenikado bez opasnostiodobrazovanjakar-bidahroma,.cakipridugotrajnomzagrevanjuu kriticnihtem-peratura. Uticajtrajanjazadrzavanja kriticnihtemperatura.Prema podacima BejnaiEborna[8],sapovecanjem trajanja zadrzavanja kriticna poviseneosetljivostipremamedukristalitnojkoroziji neznatnosepomerakastraniniZihtemperatura(sl. Medutim,sa prakticnetackegledistaneophodno poznavatibrzinuobrazovanjakar- hromuintervalukriticnihtemperatura. PremapodacimaBindera[12],trajanjezadrzavanja,neophodnoza pocetakprocesamedukristalitnekorozije,kojaseotkrivametalografs-komanalizomizbrusakaposlenagrizanjareaktivomStraussa,zacelike hemijskogsastava: Hrom Nikl Azot 18,2do 10,6do11 0,043do Promenljivisadrzajugljenika. . . . . . 10,05do0,027do0,021 zagrevanedotemperatureod trebadaiznosi(sl.278 ZA VARLJIVOSTCELIKA 37seczacelikesa0,05ugljenika: minzacelikesa ugljenika; 5minzacelikesa ugljenika. Temperaturaizgledadaodgovaramaksimalnojosetljivosti celikapremamedukristalitnojkoroziji;pritemperaturamaiznadiispod trajanjekriticnihzadrzavanja mnogovece(sl.Binder takodeispitaousporavanjeprocesamedukristalitnekoro-zijeaustenitnomcelikupomocu Is:pitanasudvacelika:je-dansasadriajemCr- Niibez idrugi, t- to 1 ;...i 1 1 L 30 mln ....... u IOm1n .... '-' 102 0,010,020,030,040.05 Sodriojugljenlka( 0fo) Sl. - Uticajugljenikanaosetljivostcelika premamedukristalitnoj zavisnostiod temperaturetrajanja(krivekon-struisanepremaispitivanjimaBindera) istogtakvogsastava,alisa celikabilasupodvrgnuta austenitizacijipri zatimotpustanjuprirazlicitimtemperatu-rama sazadrzavanjemutoku700casova.Posle nagrizanjauzorakareak-tivomStrausa ustanovljeno(si.damaksimalnaosetljivost premamedukristalitnojkorozijiodgovaratemperaturiodpritra-janjunagrizanjaureaktivu: oko40sekundizacelikebezi 6do7minuta zacelike sa Uticaj elemenata.Tehnoloskepoteskoce,kojesu povezanesa proizvodnjomcelikasa koncentracijomugljenikamanjomod prinudilesumetalurgedauveduuaustenitnecelikelegirajuce elemente- stabllizatore,naprimer,titaniniobljum.,kojiimajuveci afinitetpremaugljenikuodhroma.Izlucivanjekarbldatitana(TiC)i ZAVARLJIVOSTAUSTENITNIHHROM-NIKLOVIHCELIKA 279 niobijuma(NbC)zaustavljaprocesobrazovanja hroma(Cr4C), premato.me,sprecavaosiromasenje hromomcvrstograstvora granica-mazrna. Kolicina elemenataodredujese,sjednestrane,koli-cinompotrebnomzaobrazovanjejedinokarbidatitana,stoodgovaraod-nosuTi!C=4,sdru.gestrane,gublcimaovogelementausledobrazo-vanjanitridatitana.Zbogtoga,uopstemslucaju,uzimasedasadrzaj titanaucelikutrebadabudesestputaveciod sadrzajaugljenika.Zaobrazovanjekarbida dovoljan od-nosNb/C=8,aliizistihrazlogaonseuzimajednakim10.

Vreme(sec) Sl. - Uticajnaosetljivostcelikaprema medukristalitnojkoroziji(premaBinderu). Celik1: 0,26;Cr =18;Ni=15;Nz=0,027; Celik2 0,30;Cr=17,8;Ni =14,4;N=0,024; =2. Uvodenjetitanausastavdodatnogmaterijalaprioksiacetilenskom zavarivanjuiu prielektro1ucnomzavarivanjuveoma nece-lishodno,jertitan lako oksidiseiprelaziu oksidautrosku.Niobi-jum manjepodlozanoksidacijiiusledtogaseuvodiusvojstvustabi-lizirajucegelementau elektrodaza zavarivanje. d)Uticajmikrostrukture.Prisustvoo-feritasnizavatemperaturuko-rozioneosetljivostiaustenitnihcelika.Takonaprimer,akoaustenitni celiksasadrzajemugljenika,imakriticnutemperaturuonda se pri povecanjukolicineferitaunjegovojstrukturido kritic-natemperaturasnizavanaRazmotrimo tri VIiStecelika saoznakom1,2 i 3 od kojih prvisadrzi ferita,drugiitrecioko osimtogaceliksaozna-kom3legiran saoko molibdena. 280 ZAV ARLJIVOSTCELIKA . TABLICA Karakteristicnielementicelika Si ................................. . Mn Cr Ni............................... . (Cr)............................... . (Ni)............................... . o-ferit(prema dijagramu) (Cr)cpremaobrascuSeferiana o-ferit Celik1 (Ofo) 0,070 1,10 0,70 17,5 19,2 12,75 18,6 2 1 ! 0,070 1,07 0,65 22 7,2 23,6 9,7 28 15,7 24 Celik (Ofo) 0,080 0,98 0,80 21,0 8,80 2,5 25,0 11,6 25 17,5 Celiksaoznako'm1imakriticnitemperaturniinterval500do samaksimalnomosetljivoscupremamedukristalitnojkorozijipriizluCivanje zapoCinjeposledvocasovnogzadrzavanja(sl.Zaceliksaoznakom2kriticnitemperaturniintervalzaizlucivanjeiz-nosi480dosamaksimalnomosetljivoscupremamedukristalitnoj korozijipri izlucivanje zapocinjetekposlezadrzavanjaod 24casa. Celik1 ...., u ._ = 600 1----------".....:t-----r-Q 1-1 donBdano 1245102245 Sl.rojonjerodriovonJO(h) Uticajmikrostrukturenaosetljivostcelika premamedukristalitnojkoroziji Zacelikzaoznakom3,malo primetnoizlucivanje otkrivase nagrizanjemuzorakareaktivuvremenuposle8dana.Na tajnacin,uvodenje2do kojiolaksava feritne faze,povisavakorozionupostoj anostmetala. ZAV ARLJIVOSTUSTENITNIHHROM-NIKLOVIHCEL 281 Uloguferitauprocesumedukristalitnekorozije,objas-njavanekolikohipoteza: 1.Uprisustvuferitaugljeniksekoncentriseuobemafazama,ta-kode granicamaferitnihostrvaca,kojaokruzujuaustenitnozrno.Ot-pustanjeukriticnomtemperaturnomintervalu,doprinosiizlucivanjupo-cevodferitnih ,polja,iliuunutrasnjostiovihostrvaca,ogranicavajucisa-mimtimosiromaenjeaustenitahromom. 2.Koncentracijahroma visauferitunegou inalazi seuravnotezisa feritom.Ferit,obogacenhromom,boljesesuprotstavlja medukristalitnojkoroziji. 3.Kristalnaresetkaferita manjekompaktnaodresetkeaustenita brzina difuzije hroma unjojveca;prema tomedo regeneracije treba dadodeprepocetkakorozij 4.Uprisustvuferitagustinaizlucenihkarbldatj.njihovakolicina, odnosunaukupnupovrsinuzrna iaustenita, manja,posto ukupnapovrsinadvejufaza veca. 5.Akopojedinidelovigranicaaustenitnihzrnaposednutife-ritom,ondaizlucenikarbldineobrazujuneprekidnumrezu usled toga medukristalitnekorozije ograniceno. Uticajtermickeimehanickeobrade: 1.Termickaobradazavarenihspojeva.Austenitnicelikzagrejaniz-nadustanju dasporo,rastvaraizlucenekarblde, prematome mozedasezadrziaustenitnastruktura pri brzomhladenjusaovetempe-1 1 i ! vazduhusprecavaizlucivanjekarbida.Uovomslucajuzavarenispojpos-tajeneosetljivpremamedukristalitnojkoroziji. 2.Mehanickaobrada. zadrzavanje celikapre-ko1 000casovapri650dodoprinosiregeneracijistruktureusled difuzijehromaiugljenika.Prethodna hladnadeformacijametalaubrzava procesregeneracije.Prihladnojdeformacijioblastsklonostikaizluciva-njukarbidasesuzava. PremapodacimaVialleaiVandenBoscha(14]oblastosetljivosti zarenogaustenitnogcelika,premamedukristalitnojkorozijikarakterise sepovrsinom (sl. zahladnodeformisanicelikovaoblast ogranicena krivama

Prema mehanickomobradomtra-janje regeneracijese smanjuje.Naprimer,priperiodregene-racijezahladnodeformisanimetalpocinjeposlezadrzavanjat/ - t2', zazarenimetalovajperiod mnogoduzi:t,- t2Medutim,ovakva obrada efikasna samo uslucajuravnomernoghladnogkovanja. Usaglasnostisaranijeprikazanimmetalurskimpregledommozese izvucinekolikozakljucakazaizborcelikazavarljivihiotpornihprema koroziji: 1.Priizboruosnovnogmaterijalazazavarivanjetrebaseorijentisati naaustenitnecelikesaniskimsadrzajemugljenika(manjimodilinacelikestablliziranetitanomili 282 ZA V ARLJIVOSTCELIKA 2.Elektrodetrebadaobezbederastopljenidodatnimaterijalsaveo-maniskimsadrzajemugljenika ilirastopljenidodatnima-terijalstablliziranniobljumom. 3.Vecuprednosttrebadatielektrodamakojeobezbed:ujustovise sadrzajhromaurastopljenom materijalu,kojijosdozvoljava obrazovanjeizvesnogprocentaferitadabi seiz.beglapojavaprslina.Vec spomenutodapovisenjekoncentracijehromadozvo1javadasepo-vecasadrzajuglj enikauceliku,bezopasnostidasepovisisklonostka izlucivanjukarbida. ... Sl. - Uticajhladnedeformacijena osetljivostpremamedukristalitnojkoroziji (celikatipa18Cr-8Ni),(premaVialleiVan denBosch) 4.Zazavarivanjetreba takveelektrodekojedajurastopljeni dodatnimaterijal sa sto nizim sadrzajem nikla(prirodno,uskladusavrs-tomzavarivanogcelika).Povecanjekoncentracijeniklatrebakompenzo-vatismanjenjemsadrzajaugljenikadabiseizlucivanjekarblda. 5.Akonisupostavljeninikakviposebniuslovipreporucujesedase zavarivanjeizvodielektrodama,kojeobezbed:ujuurastopljenomdodat-nommaterijalu2,5do ovajelementpovisavajednovre-menokorozionupostoja.1'1ostivatrostalnostaustenitnihcelika. 6. primenjivatielektrodeCijirastopljenidodatni materijalodgovaracelikutipa20Cr-10Nisailibeztakvihelemenata, kao sto su i,niobljum;takveelektrode su pozeljnije stackegle-distakorozionepostojanostimaterijalasava,jersuelektrodeklasicnog tjjpa18Cr-8Ninaivici i+ ZAVARLJIVOSTAUSTENITNIHHROM-NIKLOVIHCELIKA 283 111- OBRAZOVANJESIGMA-FAZE PrirazmatranjudijagramastanjasistemaFe- Cr(sl. vec ukazanonapostojanjea-fazepriekviatomnomhemijskomsastavu zelezaihroma. Ovotvrdoikrtointermetalidnojedinjenjepredstavljajedanoduz-rokapovisenekrtostivisokohromnihlegura,ka:oiaustenitnihcelikana bazizelezo+ nikl+ hrom. Udaljemizlaganjuproucavacemousloveobrazovanjaifizickeoso- ovenovefaze. Najpretrebaukazatida ovafazabilavecotkrivenaipriprou-cavanjurazlicitihdrugihlegura,kojepredstavljajubinarnesistemepre-laznihmetalaprve,duzeperiodeMendeljejeve zelezo-vanadijum, nikl-vanadijum,kobalt-hrom, mangan-hrom,mangan--vanadijum,takodeutrojnimsistemima:zelezo-nikl-hrom,nikl-hrom- Sdrugestraneunikl-hromleguramadodanasnjegvremena nijeotkrivenaa-faza. Iz velikogbroja radova,posveceniha-fazi,treba pre svega spomenuti radG. [15],kojiveomaiscrpnoobradujeovopitanje.Udaljem izlaganjuautor secestopozivatinaovu a-faze na dijagramuzelezo-hromprvi put tacnije odre-denaodstrane CookaiF.Jonesa[16]1943.godine; njima,tem-peraturamaksimalnepostojanostiovefazepriCr,iznosiPripostoje razlicitihfaza,kojeimajusledecekoncentra-cionegranice: ;.. ..41dohroma zajednofaznu 50dohromazadvofaznu + 1 1 . .... . 850 () oa-+ato D 11 ....... u '- - -

4550 tomn/sodriojhroma(%) "" "(" 5560 Sl. - Dijagramstanjasistemazelezo-hromoblastia-faze '< 284 ZAVARLJIVOSTCELIKA G.Pomey(sl. usvome raduutvrdiokoncentracioneinterva-lea-fazeprid. Cr;ovafazatransformiseseu a-fazuprisaveomamalombrzinom. NepreciznostdijagramastanjasistemaFe- Crispodobjas-njavasevrlomalombrzinomtransformacije-+ Istotakopri ovareakcijaseodvijatakosporo,dasuuslovitransformacije-+do danasnjegdanaostalinerazjasnjeni.Goldschmidt[17]pretpostavljadase maksimalnabrzinatransformacijenalaziokotemperatureKinetikuizotermnetransformacijea-fazeizucavalisuBastieniPomey [18](sl.Pritransfomacijanastajevecposledesetakmi-nuta,prikrajtransformacijesezapazatekposlestocasova.S drugestrane,brzinatransformacije -+prijos veomamala, zatimbrzorastesasnizenjemtemperatureimaksimalna pri (sl. Brzlnotranslormacije(ijtcosovaJ 100,10,01 ' '1000 --- . --0,1 1010010000,010,110 rajanjezadriavanja(h) Brzlnatransf(1t Sl. - Kinetikaizotermnihtransformacijaleguresa 46,5%hroma(prema BastieniG.Pomey) Sl.Kriveizotermnograzlaganja. Sl.- Srednje transformacije. (punelinije:a-fazazarenimuzorcima;isprekidanelinijea-faza hladnodeformisanimuzorcima) Fizickeosoblnesigm,a-faze a-faza znatnotvrdaodpocetnogferita.Ferituleguri,kojasadrzi Cr,imatvrdocuod250Vikersa(97HRB)posletransformacije -ttvrdocadostize900Vikersa(67HRC). Nasl. ucrtana krivapromenetvrdoceuprocesustrukturnih transformacijapri razlicitimtemperaturama(premarezultatimaPomeya): ) 1 ZAVARLJIVOSTAUSTENITNIHHROM-NIKLOVIHCELIKA 285 - pri(kriva1)a-faza stabllnaitvrdocalegureiznosioko 260Vikersa.Ovavrednosttvrdoceostajekonstantna,nezavisnoodtraja-njazadrzavanja; - pri(kriva2)tvrdocaleguresepovecavasanapredovanjem transformacije idostizemaksimumod850Vikersa(66HRC),posle zadrzavanja od300casova; - pri(kriva3),kadatransformacija--tproticeza20caso-va,tvrdocadostizerelativnobrzomaksimlnuvrednost; Sastojaka-fazaim:avecugustinu(ga=7 .600)odpocetnogferita. 1000 0 f 8'

---1 ,1 zadriavan/eprl820 zadriavanJeprl 0zadriavanjeprl i :/ 250 1 100200300400500 Sl. Promenatvrdoceleguresistema Fe-Orsasadrzajem49,7%hromakaorezultat strukturnihtransformacija("sigmatizacija")pri razlicitimtemperaturama.iuzavi,snostiodtra-janja(premaG.Pomey) Sigma-fazauleguramazelezo-hrom-nikl Da seboljerazumelatransfor1nacija--tuaustenitnimcelicima, neophodno razmotrititrojnidijagramzelezo-nikl-hrom,prirazlicitim temperaturama: - pri obrazujusesamotristabilnestrukturne (sl. a-fazana bogatijojhromom(feritnicelik);y-fazana stranibogatijojniklom(austenitnicelik)idvofazna +izmedu dvejujednofaznih celik). Uvodenjecetvrtogalfagenogelementa(Ti,Nb, V,itd.)pomera granicesvihfaznih nanize(ka stranitrougla"zelezonikl"),sireci timeferitnu Nasuprot,dodavanjegamagenogelementapomera krivenavise,sireciaustenitnu Pritemperaturi na dijagramu(sl.opazajuse sledecefaze: 286 ZAVARLJIVOSTCELIKA jednaa-faza'obogacenazelezom,idrufaa-fazaobogacenahro-mom; y-faza,obogacenaniklom; a-fazaokodvojnogsistemazelezo-hrompri50doCr. Prinadijagramuseopazajuisteovefazeprineznat.nompo-meranjunjihovihgranicausaprethodnimdijagramom. Cr Sl. - Trojnidijagramsistema zelezo-hrom-niklpri Cr 60 % 80Ni Sl. - Trojnidijagramsistema zelezo-hrom-niklpri .. .,

li1j .:amv_trojnog_sistemapri __sadijagramompri(sl.i IZVrSimoana!Izunovogdl]agrama. Celik.Nastajanjei ...l'r1. ', sirenjeoblastia-fazeka stranini-Crzihkoncentracij hromakadse prelaziod1 1napoka-11 .... !1! zujeda sea-fazalakoobrazo-vatiuferitnimcelicimaitopri 1,1.relativnoniskimtemperaturama. / Austenitnicelik pred-!. 1istavljentackompri1 (na :jldijagramu.sl. Pri f.austenit, hromomodma-.:..:jfticnog.rastvora,doprinosiobrazo-1vanjuneznatnekolicinea-faze . . !1/Akouprocesuhladenj hromdi-ilFeN;fundujeugraniceaustenitnih 11 20 zrna,usledcegaunekimmikro-j 1zapreminamanjegovakoncentra-cij skorodvostrukopremasa IISl. - Tumacenjetransformacijekoncentracijuhromaumaticnom icvrstomrastvo.ru,uovimzapre-1( 1!1 f ftJ 1111!' ;;,;, ..Hilllh ZAVARLJIVOSTAUSTENITNIHHROM-NIKLOVIHCELIKA 287 minama se a-faza,istina,saveomamalombrzinom. Austenitno-feritnicelik.Pretpostavimodahemijskisastavdvo-faznog celikaodgovaratackiudvofaznojoblastipritempera-turi1(sl. Prilegura imatistrukturu+ Sigma-faza nestobogatijahromom odmaticnogferita, aus-tenit niklomodmaticnogaustenita.Ovajaustenitno-feritni celikpretrpecefazutransformacijuakosezadrzavana kadases jedne strane obrazuje a-fazaiz feritado potpuno njegovognestajanja,s drugestraneseobrazujunovazrnaaustenitaobogacena Izrazmatranja dijagrama sledida se a-faza mozevrlo lako obrazovati iza-fazecakiprirelativnoniskimkoncentracijamahroma.Zadvofazne legurenajkarakteristicnija faznatransformacija9,koja pracena obogacenjemaustenitaniklom.Obrazovanjea-fazeizy-fazeproticeznat-nomanjombrzinomiuvecinislucajevazaodvijanjeovetransformacije potrebno lokalnoobogacenjemikrozapreminahromom,puteradifuzije (sl.1 i Sl. - U=1 000- Mikrostrukturacelikatipa 25Cr-20Ni.Zagrevanjenautoku400h.Videse kristalia-fazeobrazovanipritransformaciji(mikro-grafijaizradovaG.Pomey).Nagrizanjerastvoromglicerina ucarskojvodi Transformacij + u+ Ustvari,ako se celik sa dvofaznomstrukturom+ zagrejesa800do ondasea-faza brzotransformiseuferitistoghemijskogsa