Metalurgija Zavarivanja - Daniel Seferian

D. S F R I N

METALURGIJA AVARIVA

Preveo s francuskog

Dipl. inz. RADMILO . ARSENIJEVIC --- ~ ~--~,~-~~~-~~:~~~;,->:::-;~;:.'"-~~::;-;_~-~-:-~~~~ ----~ ----- -----~ -~S1>~Pij~~~-ta~~-za._,rari.v~nja:

Saradnik Gradevinskog fakulteta Univerziteta u Beogradu

Naucni redaktor Prof. MILAN RADOJKOVIC

IZDA V PREDUZECE GRADEVINSKA KNGA

BEOGRAD, 1969.

Nas-lov orig1nala

METALLURG IE DE LA

SOUDURE

par D. SEFERIAN

Docteur es Sciences Ingenieur civil des Mines

Preface . CHEVENARD

Membre de l'Institut

DUNOD r i s 1965.

Za preduzece:

Lj. Jurela, glavni urednik- D. Lazin, urednik- . Ristic-Prsendic, teh. urednik -V. Lebovic, korektor - . PajvanCic, naslovna strana

Stampa: "Minerva", Subotica

i.

,,

PREDGOVOR

Postoje dve itne osoblne prema kojima se postupci spajanja zavarivanjem razltkuju od drugih metalurskih postupaka:

topLjenje u kojem jednovremeno ucestvuju zavarivane stranice i dodatni mater:ijal, LokaLizacija topLjenja, koja prouzrokuje toplotnu heterogenost u metalnoj masi.

Ovim recima moj prijatelj, naucnik, profesor Alert Portven, na jednoj zapazenoj konferenciji odrzanoj 1933. godine\ definisao zavarivanje.

Analiza ovih dveju osoina omogucuje izdvajanje posledica, od prvorazrednog znacaja, koje se odnose s jedne strane na lokalne strukturne transformacije, s druge 1strane na stvaranje napona, koj,i na kraju izazivaju prsline u zavarenim spojevima.

Kompleksna osoblna metala, nazvana "zavarljivost", zavisi od velikog broja i ;; faktora koji su u vezi ilo sa :metalurskim osoblnama zavarivanja, ilo sa kon-L-.1-~~---. strukt1vnim osoblnama zavarenih spojeva. ~","n -- ~~~~E.uprav.-,etailir~kiffi ____ ()-soblnama::-zavarlvail.]a~~i)osveto --- svoJ-r:>:v::t-ad _nas ::--] ivsi uceDJik Daniel Seferian, ciju naucnu 1delatnost briZljivo i sa simpatijama

:1 pratimo. 1i

:i '1 ' :i

. : ,

:,d diplomirao na Rudarskom fakultetu u Sent-:Etijenu, D. Seferianu se ukazala retka prilika da pristupi istrazivackom radu u novoosnovanim laboratorija-ma Instituta za zavarivanje pod rukovodstvom svog nastavn1ka profesora . Port-vena (1930. god.) .

Istrabl-vanja raspode1i toplote pri .zavarivanj omogucila su D. Seferianu da definise strukturno stanje razblOitih zona zavarenog spoja.

Od,redivanje dijagrama stanja zelezo-azot za male koncentracije azota, kao i proucav:anje uticaja azota :mehanizam kaljenja celika - od nesumnjivog indust-rijskog znacaja - doveli su do otkrica "portvenita"2

Autor "Metalurgije zavarivanja" rado saradivao sa poznatim fizicarima i metalurzima. Zajedno sa Zil Bajoom sa Pariske opservatorije, radio na etalaoniranju oksiacetilenske svetlosti.

Pod rukovodstvom profesora Gistava Rioa**, D. Seferian nastavio prouca-vanje plamena za zavarivanje, odredivsi racunskim putem temperaturu plamena, na osnovu novih spektrografskih rezu.ltata disocijaciji vodonika. Zajedno sa N. Belajevim on odredio uslove obrazovanja Vidmanstetenove strukture, posebnog vida strukture preg,revanja u savu.

P,roucavanje zavarljivosti vise vrsta konstrukcionih ce1ika. autor ove knj-ige sproveo zajedno sa Zanom Brilijeom***, koristeci rezultate doijene mikromeha-nickim ispitivanjem epruveta veoma malih dimenzija pomocu nase mikromasine.

1 . Portevin, Les bases scientifiques de la soudure (Naucni osnovi zavarivanja), Bul. Soc. Ing. Soud., N2 24 (1933), 901.

2 These de doctorat es sciences (Doktorska disertacija), Paris (1935). * .Jules Baillaud

** Gustave Ribaud *** .Jean Brillie

PREDGOVOR JUGOSLOVENSKOM IZDANJU

Izdavanjem vec klasicnog dela Metalurgije zavarivanja poznatog francuskog strucnj aka u ovoj olasti D. Seferijana, popunjava se velika praznina u nasoj tehnickoj literaturi.

Zavarivanje danas "tehnologija broj jedan" u olikovanju metalnih kon-strukcija svih vrsta, pocev od mostova i industrijskih hala, brodogradnje, masino-gradnje, visokih peci i drugih metalurskih postrojenja, hemijske industrije, do atomskih centrala, reaktivnih motora i svemirskih letilica. Metalurgija zavarivanja i n pravilna primena, opet osnova uspeha ove tehnologije. Specificnosti uslova rada pri zavarivanju prelaze okvire opste fizicke metalurgije.

Ova siria primene i znacaj radova koji se zavarivanjem ostvaruju su raz-lozi zbog kojih se osecala veoma jaka potreba za jednom Metalurgijom zava-rivanja, koja dati naucne osnove pojavama pri zavarivanju i njegovim posledi-cama u slucaju primene vrlo raznovrsnih celika koji su u upotrebl - od konstruk-cionih niskougljenicnih, preko niskolegiranih do visokolegiranih: nerdajucih, vatrootpornih i vatropostojaih celika. potreba se osecala s jedne strane u proizvodnji, pri resavanju prolema u izradi komplikovanih konstrukcija, s druge strane u nastavi, posebno u poslediplomskoj nastavi iz zavarivanja.

Nasa privreda danas na takvom nivou da ovakva knjiga treba. I zato smatramo de poduhvat izdavackog preduzeca "Gradevinska knjiga" za najvecu po11valu, sto nasu tehnicku literaturu obogatila ovim prevedenim delom.

Srecna okolnost sto takvo delo postojalo, koje u sebl sadrzi osnovne zahteve koji su se u nasoj sredini poodavno potrebovali. dokaz vrednosti ove knjige neka posluzi i cinjenica da prevedena na jezike tehnicki najrazvijenijih zemalja, i naroda koji omogucuju svetsku rasprostranjenost: engleski, ruski, ne-macki, ceski i spanski.

u ovom predgovoru za nase citaoce necemo se zadrzavati na podvlaceju -----~----.,.--k.v:alit_eta_s.ame_knjige,_ to_ce_ta_Qe.i __ _kQji_je_ prvi_p_t .kQ.rJ.S.te ___ .~i __ :gr_e_dgq_yQr_ __ _

cfrancuskom-~izdanju~~a oni koji znajucza njih' to nije potrebno; oni naci zado-v-oljstvo u njenom koriscenju. Pobuda da tome jos nesto pisemo jeste ceski prevod ove knjige u kojoj dodato originalno poglavlje zavarljivosti celika koje proizvode cel1oslovacke zelezare. Napomena da takvo poglavlje u ceskom prevodu postoji i zelja da se talv rad ostvari i u nasoj zemlji, jesu povod da se to u ovom predgovoru naglasi.

Prevod iziskivao veliki trud i strucnost. Mislimo da taj zadatak uspesno obavljen i da time dat i lep prilog razvoju nase terminologije u ovoj olasti. Uostalom saradnici na ovome delu rado primiti svaku sugestiju za popravku i usavrsavanje. Zahvaljujemo svima koji su u prethodnim diskusijama ovome vec doprineli.

Knjiga sad tu, na raspolaganju nasim strucnjacima kojia su povereni za-daci zavarivanja najodgovornijih konstrukcija i resavanje odredenih zadataka u kojima metalurgija zavarivanja poseb.no zaVIarljivost ili pitanje odrzavanja jacine zavareog spoja kao celini, igra bltnu ulogu. Svima njima ti zadaci postojanjem ovog dela na nasem jeziku iti znatno olaksani. Osim toga u nasoj izvornoj lite-raturi postavljen odredeni nivo, ispod kojeg se vise nemoze ici. drugi i ne manje vazan momenat u pojavi prevoda ovog dela.

Milan Radojkovic

'.

VII

Sa L'Ermitom*, D. Seferian izvrsio ispitivanje zamora zavarenih spojeva iz legiranih ce1ika -i lakih legura, ocenjujuci dobljene rezultate kao kriter:ije zavar-ljivosti.

Za zasluge u olasti nauke zavarivanju D. Seferian i nagraden (1941) zlatnom medaljom od strane Dustva za unapredenje nacionalne industrije (Societe d' Encouragement pour l' Industrie Nationale).

Sada D. Seferian radi za Drustvo Sarazen (Societe Sarazin) i proucava ravno-tezu metalurskih reakcija pri visokim temperaturama, koje mu omogucuju stvaranje elektroda za zavarivanje novih v:rsta ce1ika. On takode saraduje sa nizom velikih gradevinskih organizacija, na 1straZlivanju zavarljivosti najrazlicitijih vrsta celika. U zajednici sa Marselom Moneronom** objavio rezultate izvesnih istrazivanja, od kojih treba spomenuti: 1klasifikaciju elektroda prema temperaturi prelaza u krto stanje rastopljenog dodatnog materijala i uticaja vodonika na udarnu zilavost zavarenih spojeva.

D. Seferian, u cijoj se licnosti us,pesno sjedinjuju osoine istrazivaca i tehni-cara, i predodreden da napise knjigu posvecenu metalurgiji zavarivanja, koja - medu najoriginalnijim pubHkacijama - neosporno pedstavlja jedini rad na francuskom jeziku napisan na tako visokom naucnom nivou.

Razvoj koji u ovoj knjizi posvecen proucavanju strukta, spajajuci ter-micki ciklus zavar:ivanja sa anizotermnim dijagramima raz,laganja austenita u celicima, znacajno poglavlje posveceno izucavanju apsorpcije gasa u savovima,

analitickoj metodi definicije temperature predgrevanja, dokazi su sintetickog duha autora i njegove og,romne naune kulture.

Glave koje se odnose na proucavanje zavarHivosti razlicit:ih vrsta celika, svedoce autorovoj zelji da prenese rezultate svoga licnog iskustva osnovnim prolemima proizvodnje zavarenih .konstrukcija na inzenjere i prakticare.

Delo pisano za inzenjere - specijaliste za zavarivanje i istrazivace - moze da bude korisno takode za :inzenjere metalurge, koji moraju sve vise i vise da se bave proemima zavarljivosti celika.

U stvai, proucavanje savova u punoj meri ispoljilo veliki znacaj prolema krtog loma celika, narocito naglasenog u zavarenim konstuikcijama, u kojima se sticu svi uslovi za nastajanje ove pojave. Sada se u razlicitim laboratorijama koje se bave zavarivanjem i laboratorijama celicana radi na razjasnjavanju prirode krtog ---lema-~zavareJih-spoje:v:a-i.razraduju~se__metQde.ii_oy:ih ispitivanja koje i se tokom

'':Y""vremenam.ogl""Prihvatiti za ;kontrolueczavarljivih celikci.~. -----~- ~- ~- .. =-::-~-:-~-Na taj nacin u delu D. Sefer.1ana ogleda se ilans nasih znanja u olasti

metalurgije zavarivanja. Ono , prema asem uverenju, doprineti razvoju nauke zavaivanju i omoguciCe konstuktorima resavanje aktuelnih prolema koji im se amecu.

Zelimo takode da cestitamo izdavackoj kuci Dunod na najbriZljivijoj realiza-ciji ovog dela koje sadrzi vise od 320 slika, od kojih 130 predstavlja vrlo lepe mikrografije struktura savova iz raz1icitih vrsta celika.

Znacaj razmatrai:h r, nesumnjiva kompetentnost autora u pitanjima zavarivanja, kao i njegov naucni renome, treba da obezbede siroki pulicitet ove knj.ige u Francuskoj i izvan njenih granica. iskrena zelja koju za svog ivseg ucentka izrazava potpisnik ovog predgovora.

Pjer Sevenar Clan Francuskog instituta 1

* L'Hermite ** Marcel Moneyron 1 Pierre Chevenard; Francuski institut predstavlja udruzenje od pet akademija. (Prim.

prev.).

SADRZAJ

Strana PREDGOVOR v UVOD. ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

DEO PRVI

METALURGIJA ZAVARIVANJA CELIKA

GLAVA I

Postupci zavarivanja POSTUPCI SPAJANJA ZAVARIVANJEM...................................... 9

I Postupci gasnog zavarivanja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 - Postupci elektrolucnog zavarivanja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

) Postupci elektrolucnog zavarivanja olozenim elektrodama. . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 ) Postupak elektrolucnog zavarivanja ugljenom elektrodom . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

) Postupak elektrolucnog zavarivanja u atmosferi redukujuceg gasa . . . . . . . . . . 14 D) Postupci elektr:olucog zaY,ari_yaja__u_zastitnoj atmosferiinertnih gasova ....... _ _ 14

- ...... ' .::E)::cl:>o_s_tupak-elektrolucnog- zavarivanja-:pod prahom ~ ; ; -:- :,;; :;-. , ..... : .... ; . . . . -17 F) Postupak elektrolucnog zavarivanja cepova pistoljem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

III Zavarivanje elektricnim otporom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 IV Ostali postupci zavarivanja topljenjem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

I

III

IV

v

VI

I

III IV

GLAVA II

Dijagram stanja zelezo-ugljenik i sastojci celika Dijagram stanja zelezo-ugljenik ......................................... . Sastojci celikaJ alotropske modifikacije zeleza ............................. . Sastojci kaljenja ....................................................... . Tacka transformacije ................................................... . Izotermno razlaganje austenita ........................................... . Klasifikacija >>IRA-krivih

IX

Strana ) Promene koja utice na arhitekturu zrna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

) Fizicko-hemijske promene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 V - Prakticne posledice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

Mikrografije (ploca I, II, III) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

GLAVA IV

Elektrode za elektrolucno zavarivanje PRVI DEO

I - Definicija i klasifikacija elektroda ......................................... . ) Definicija elektroda ................................................. . ) Elektricna uloga g ............................................... .

) Fizicka uloga ologe ................................................. . D) Metalurska uloga ologe ............................................. .

Elektrode sa dubokim prodiranjem ..................................... . Elektrode sa visokim stepenom iskoriscenja ............................. . ) Tehnoloske karakteristike elektroda ................................... .

Konstanta topljenja ................................................. . F) lasifikacija elektroda ............................................... .

DRUGI DEO

90 90 91 92 92 97 98 99

103 104

II - Ravnoteza metal - troska . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 ) Troske savova . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

) Osnovi proracuna termodinamicke ravnoteze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 1 Redukcija oksida zeleza ugljenikom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 2 Raspodela oksida zeleza izmedu metala i troske . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

Raspodela mangana izmedu metala i troske . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 ___ _ ___ _ __ _ __________ _ __ Q__I>__raktiGni_Z_a_k_ljGci z~ __ e1~1stJQ1u~_!lO_ ~avarivanj ., , _ ... , ,_ ... -~ . _ ........ _._._. '-~ _.__ _ 112 - _--~~-"'":':~''=-:"~'"''"-:=_-'=~~--'"-'-~- - = ----

GLAVA V

Apsorpcija gasova u savovima UVOD........................................................................ 117

I - Apsorpcija kiseonika u savovima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 ) Postupak oksiacetilenskog zavarivanja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 ) Postupak elektrolucnog zavarivanja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

Uticaj kiseonika na mehanicke osobine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 II - Apsorpcija azota u savovima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

Sistem zelezo-azot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 ) Postupak oksiacetilenskog zavarivanja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

) Postupak elektrolucnog zavarivanja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 1 Uticaj azota na mehanicke osobine celika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 2 Uticaj termicke obrade na strukturu metala . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 3 Uticaj termicke obrade na mehanicke osoine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 4 Uticaj azota na dispersiono otvrdnjavanje (starenje) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141

III - Apsorpcija vodonika u savovima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 Sistem zelezo-vodonik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 ) Odredivanje vodonika u elektrolucno zavarenim savovima . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

) Uticaj vodonika na osoine savova... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 1 Rasprskavanje metala . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

r 2 Obrazovanje mehurova usled prisustva vodonika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 3 Obrazovanje pahuljica i >>riljih i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 4 Obrazovanje prslina u osnovnom materijalu _ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 ) Uticaj vodonika na mehanicke osoine savova . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

GLAVA VI

Pojava prslina u zavarenim spojevima I - Pojava prslina u materijalu sava ......................................... .

Opsti uzroci ........................................................... . Metalurski uzroci ..................................................... .

1 Uslovi hladenja materijala sava pocev od tecnog stanja ............... . 2 - Strukturne transformacije u materijalu sava ....................... . 3 - Osoine celika pri povisenim temperaturama ....................... . - Pojava prslina u osnovnom materijalu ..................................... .

Opsti uzroci ........................................................... . Metalurski uzroci ..................................................... .

1 Hemijski sastav osnovnog materijala ............................... . 2 - Uticaj vodonika ............................................... . 3 - Obrazovanje sopstvenih napona ................................... .

III - Metode za sprecavanje pojave prslina ..................................... . Prilog - Primer proracuna pritiska vodonika materijalu sava ..................... .

GLAVA VII

Predgrevanje zavarivanih komada I Uticaj predgrevanja komada na pojavu prslina ............................. . Uticaj dejine limova ................................................... .

III Pojam ekvivalentnog ugljenika ........................................... . IV Odredivanje temperature predgrevanja ..................................... .

) Metoda BWRA ..................................................... . ) Metoda Seferiana ................................................... .

DEO DRUGI

ZAVARLJIVOST CELIKA

GI"AVA VIII

Probe zavarljivosti DEFINICIJE ................................................................. .

I - Probe operativne zavarljivosti ........................................... . ) Probe na zavarenim spojevima ....................................... .

) Probe na epruvetama koje reprodukuju uslove zavarivanja ................. . ) Probe na nezavarenim epruvetama ..................................... . - Probe metalurske zavarljivosti ........................................... .

) Probe na zavarenim spojevima ......................................... . ) Probe na epruvetama koje reprodukuju uslove zavarivanja ............... .

) Probe na nezavarenim epruvetama ................................... . III - Probe konstruktivne i1i opste zavarljivosti ................................. .

) Probe sklonosti ka pojavi prslina ....................................... . 1 Probe sklonosti ka pojavi prslina na slobodnim limovima ............. . 2 - Probe sklonosti ka pojavi prslina na ukljestenim limovima ........... . 3 - Probe sklonosti ka pojavi prslina na samoukljestenim limovima ....... . ) Probe osetljivosti prema zarezu ....................................... .

1 Probe Ditijela ................................................. . 2 Probe Snata ................................................... . 3 Proba sklonosti ka pojavi prslina univerziteta Lihaj ................. .

Strana

160 160 160 160 164 165 167 168 168 168 169 172 175 180

183 186 188 190 190 194

201 202 202 202 202 203 203 204 204 206 207 207 208 211 214 214 217 218

4 5 6 7

Proba sklonosti ka pojavi prslina Braun-Boveri ..................... . Proba Kinzela ................................................. . Krstaste epruvete za ispitivanje zatezanjem ......................... . Proba Robertsona ............................................. .

XI

Strana 219 220 222 223

IV - Temperatura prelaza u krto stanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 ) Odredivanje temperature prelaza u krto stanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 ) Faktori koji uticu na temperaturu prelaza u krto stanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226 ) Primer odredivanja temperature prelaza. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 D) Temperatura prelaza rastopljenog dodatnog materijala u stanju posle zavarivanja 231

) Prelazna temperatura zavarenih spojeva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233

I

I IV

GLAVAIX

Zavarljivost ugljenicnih celika Uslovi zavarljivosti Proba za kvalifikaciju osnovnog marerijala ................................. . Specijalne probe za kvalifikaciju ......................................... . Uticaj ugljenika na strukturne transformacije osnovnog materijala ............. . Tehnoloski faktori koji uticu na zavarljivost ............................... .

237 239 240 240 244 ) Izbor elektrode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 ) NaCin zavarivanja ................................................... . ) >Olaganje

XII

Strana GLAVA XI

Zavarljivost niskolegiranih celika I Uticaj glavnih legirajucih elemenata. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297

II Zavarljivost zakaljivih celika ............................. : . . . . . . . . . . . . . . . . 302 Heterogeni savovi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303 Preimucstva i nedostaci heterogenih spojeva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305

l - Izbor austenitnih elektroda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 2 - Difuzija ugljenika u heterogenim zavarenim spojevima . . . . . . . . . . . . . . . . 311

I Heterogeni spoj iz tri metala . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317 IV Modifikacija Seflerovog dijagrama . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319 V Zavarljivost celika legiranih borom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320

GLAVA XII

Zavarljivost hrom-molidenovih celika PRVI DEO

Zavarljivost hrom-molidenovih celika postojanih pri povisenim temperaturama

Opste osoine hrom-molidenovih celika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324 Zakaljivost hrom-molidenovih celika. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325 Osobine puzanja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328

I - Zavarljivost celika tipa 0)5 Cr-0)5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329 ) Metalurske osobenosti celika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329

--:~-=:~;~--~=~~"~;"~~J~~~fa~{t:l~~~i:~:r~ii~~hj~,~~;;~~~ihs~-~j~~~:: :::

UVOD

Veliki oim primene razlicitih postupaka zavarivanja u syim oastima industrije, izgradnja sve prostranijih zav.arenih konstrukcijau pri-mene najraznovrsnijih ceiika za ove konstrukcije, - sve to obavezuje inzenjere i tehnicare, koji rade na projektovanju i izvodenju zavareil1 konstrukcija, da posvecuju sve vise paznje metalurskim problemima za-varivanja. .

Cetvrt veka posle znacajnog programskog referata mog slavnog ucitelja profesora . Portvena, koji - kako se izrazio profesor . Sevenar, izradio prikaz rezultata koji se mogu predvideti primenj_ujuci zakone fizike i hemije, i dao popis prolema koje jos treba kvalitativno re-. savati, ili pak kojih trea dovrsiti kvantitativna resenja,*-veoma nam

pri.jatno naciniti ilans znanja stecenih u ovoj oblasti. Medutim, kak_o ova materija veoma opsirna, autor se odlucio da se ogranici samo na izlaganje metalurskih osnova zavarivanja, koji uticu na zavarlHvost

- ---~G:elik-a.--------~--~----- --:- -~--- -~:-- -----:---_------ ~=-~~:::--- -. ~ccc=~-==usn~vnfptofem zavarljivosti metala. i -n]ihovih Iegura .. , z. sum-

nje, osetljivost zavarEmih spojeva prema obrazovanju prslina. ()ve prsline mogu da nastanu kao rezultat strukturnih transformacija celika (osnov-nog materijala) pod dejstvom toplotnog ciklusa zavarivanja. One mogu da budu vezane sa obrazovanjem novih faza za vreme izrade konstruk.:. cija, na primer, sa izlucivanjem karida u austenitnim celicima ili sa obrazovanjem krte intermetalne faze, sigma-faze- u hromovima 'celicima.

Prsline mogu da nastanu ilo pod uticajem spo1jnih naprezanja ilo da se mogu razviti pod- dejstvom sopstvenih n (samoukljestenje) u komadima velike deljine; na ovaj se nacin pokazuje znacaj deljine na zavarljivost metala.

Uzrok orazovanja prslina u istopljenom materijalu moze da lezi u kvalitetu dodatnog materijala ili elektroda, odakle proistice vazna uloga necistoca, i posebno, gasova apsorbovanih za vreme 'ocvrscivanja.

Ove cinjenice posluzile su za osnovu plana ovog dela, koje se sas-toji iz dva dela: prvi posvecen metalurskim problemima zavarivanja celika, drugi - proucavanju zavarljivosti nekih vrsta celika, koje su od neospornog industrijskog znacaja.

Posle kratkog pregleda razlicitih postupaka zavarivanja (glava I), u knjizi proucen dijagram ravnoteze zeiezo-ugljenik dat rriorfo-Ioski opis struktura celika (glava ). Za pracenje mehanizma obrazova-

* Predgovor delu D. SefEiana "Les Soudures" ("Savovi") (DuLod, 1954).

r ~

.. --1

2

nja nekih struktura u savovima narocito naglasena primena dijagrama izotermnog i anizotermnog* razlaganja austenita. Analiza obrazovanja stublcaste zatim Vidmanstetenove i drugih struktura i njihove transfor-macije obradena u posebnoj glavi (glava III).

Metalurska uloga g elektroda pri elektrolucnom zavarivanju nesumnjivo predstavlja jedan od najvaznijih i najprivlacnijih proema za tehniku zavarivanja. Zakoni hemijske termodinamike, ciji su osnovi izlozeni u glavi IV, omogucavaju izracunavanje "ravnoteze" sistema me-tal-troska i mogu da posluze kao vodic u istrazivackom radu.

Reakcije oksidacije i redukcije, naugljenicenje, apsorpcija gasova, vezivanje legirajucih elemenata tj. faktori koji prate procese zavarivanja predstavljalju u sustini mikrometalurske procese koji se zasnivaju na zakonima ravnoteze (sa izvesnim ogranicenjima, koja su navedena).

Mada negativan uticaj kiseonika i azota dobro poznat, mehanizam obrazovanja vodonicnih prslina jos nije do kraja proucen, iako stetan ,,..f-~n-1 "'!..1"V"\;1,......" 'Y"\n n; ffi hn ~'7 "Y'V'\ fieOS"'Q"'fi~ ~; ;on~ 1\..." .n\ . ~J.\..ctj v VU.VJ.Hfi.ct J.J.ct v v . eJ.J.ctilJ.L..aHJ. .L 1-' ... .L '-.l.nJ '-'- 1-... _" Ouv vu najnovijih istrazivanja navedeni su podaci ponasanju svakog od tih gasova (glava V).

Proemi obrazovanja prslina prouceni su posle toga u glavi VI. Namerno su izdvojena pitanja zavarljivosti, koja su tesno povezana sa oblikovanjem konstrukcije i tipom zavarenih .s,pojeva, stvaranjem i raz-vijanjem n u procesu zavarivanja, sto bi spadalo u kompetenciju konstruktora i proj ektnih iroa.

Predgrevanje zavarivanih komada najefikasnije sredstvo za sma-njenje ili sprecavanje opasnosti od obrazovanja prslina. Precizirani su faktori koji odreduju temperaturu predgrevanja posebno u zavisnosti od ~, ."ekv:&mentnog~giJenika'-';-raziicitili cellka. Opis~e su dve: -mefOde-Odre,..

divanja temperature predgrevanja: eksperimentalna, razradena u Eng-leskoj, i analiticna, predlozena od strane autora, i proverena velikim brojem opita.

U delu su, uporedo sa poznatim probama zavarljivosti (glava VIII), date i nove, koje odreduju sklonost celika prema krtom lomu. Na kraju glave VIII navedeni su neki tehnicki propisi za minimalno dopustene vrednosti udarne zilavosti pri niskim temperaturama, kao i temperatu-rama prelaza metala u krto stanje.

Posto su razmc:J.trena pitanja zavarljivosti ugljenicnih celika u za-visnosti od njihovog hemijskog sastava i deljine (glava IX), proucena su pitanja zavarljivosti austeitnih hromniklovih celika. u ovih celika (glava ), postoje dva vida zavarljivosti:

- "hemijska zavarljivost", koja karakterise .s,posobnost zavarenog spoja da se suprotstavi koroziji;

- "metalurska zavarljivost", koja odreduje sklonost metala ka obrazo-vaju prslina u zavisosti od prisustva ili odsustva feritne faze, kao i ponasanje celika pri povisenim temperaturama u vezi obrazovanja krtih struktura.

Ovo poslednje narocito vazno za praksu eksploatacije pregrejaca pare iz austenitnih celika, koji rade pri visokim pritiscima i povisenim

* Dijagram anizotermnog razlaganja austenita konstruise se pr.i uslovu nepre-kidnog hladenja ceHka (prim. prevod).

3

tem,peraturama. Iako prolem zavarivanja pregreJaca pare, koji rade pri temperaturama iznad 600 jos nije konacno resen, istrazivanja, izvrse-na u raznim zemljama, olaksavaju izbor osnovnog materijala i kvaliteta elektroda, koji treba da zadovolje cesto protivurecne zahteve zavarlji-vosti ovih konstrukcija, koje se eksploatisu pri temperaturama do 550 .

U ovom delu nisu navedeni sistematski podaci istrazivanju za-varljivosti lakozakaljivih legiranih celika. Medu velikim brojem razno-likih tipova celika izabrane su samo velike familije celika legiranih hromom, niklom, molidenom, kao i novi tipovi celika legirani borom (glava XI). Druga grupa hrom-molidenovih celika postojanih pri povi-senim temperaturama primenjuje se u specijalnim olastima, kao na primer: u industriji prerade nafte i energetskoj industriji (glava XII). Drugi deo glave XII posvecen hrom-molidenovim celicima, koji se uglavnom primenjuju u avionskoj industriji.

Na kraju svake glave data biliografija osnovnih radova na koje se autor poziva. Autor nije mogao da navede sve radove koji se odnose na ove teme, ali i u navedenoj biliografiji citalac naci uputstvo na literaturu koja ga interesuje.

Ova knjiga zamisljena i napisana za inzenjere zavarivace, istrazi-vace, projektante, pogonske inzenjere kao i za inzenjere metalurge, koji - svaki u svojoj olasti - moraju da vode racuna osoinama za-varljivosti.

Veliki deo istrazivackih radova autoa koji su izlozeni u ovom delu, izvrsen u laboratorijama Drustva Sarazen. Autor zeli da se zahvali Zanu Sar.azenu i Marcelu Moneronu, direktorima Drustva Sarazen na njihovom punom razumevanju i na spontanom odobrenju da se ova

___ - - - __ -_._- ,_..., ___ "--c-'~~~is"'"'!h:-r""aziv:alJ:j-a::=QQ~Y.~~~.:: - ---------- ----=~=-~nogE:fotografi]e -mikrostrl1k:tura-i dijagrama, -koje' s prikazane u

ovoj knjizi, uzete su iz autorovih radova zavarljivosti moliden-manganovih celika namjenjenih za izgradnju nuklearnog reaktora EDF* -1. Centrale u Sinonu**, koju izgradilo preduzece Levivier. Autor koristi ovu priliku da se zahvali . Levivieru, takode Zan-Pjer-Ruu,*** direktoru Odeljenja za termicku opremu nuklearnih centrala, koji su mu odobrili da objavi ove radove.

Autor zeli takode da ukaze na podrsku koju mu pruzila izdavacka kuca Dunod i da zahvali na l~poj opremi koju ova publikacija dobila.

Na kraju autor izrazava duboku zahvalnost svome slavnom ucitelju, profesoru Pijeru Sevenaru, koji se jos jednom prihvatio da napise pred-govor za ovu knjigu.

1*

* EDF = Electricite de France ** Chinon

*** ean-Piere Roux

DEO PRVI

ETALURGijA ZAVARIVANJA CELIA

I.- POSTUPCI ZAVARIVANJA

. - DIJAGRAM STANJA ZELEZO-UGLJENIK I SASTOJCI CELIKA

III. - STRUKTURE ZAVARENIH SPOJEVA

__ ----~---- --~---~-~- IV. - ELEKT_RO__D_E __ Zh. ELEKTRQL1JCN_O_ZYAR1YA.I~bl:E _____ _ --- -=:-:cco:""~:-=~~~-.'_~"c":o=o"''"'-~RCVNOTEZAMETALA -- "-- -RS.-.- ------ ---

V. - APSORPCIJA GASOVA U SAVOVIMA

VI. - OBRAZOVANJE PRSLINA U SAVOVIMA

VII. - PREDGREVANJE ZAVARIVANIH KOMADA

GLAVA I

POSTUPCI ZAVARIVANJA

Pri makrografskog analizi u zavarenom spoju jasno se razlikuju dva dela: zona rastapanja ili inace materijal sava sa ostro izrazenim granicama i osnovni materijal (sl. I-1).

Materijal sava u procesu topljenja pretrpi odredene hemijske, fizicke i strukturne transformacij .

Sl. I-1 - Makrostruktura zavarenog spoja deljine 25 m izradenog automatskim zavarivanjem pod prahom. Nagrizanje pokazuje orijentaciju kristalita materi-jala sava, takode i zone pod uticajem toplote osnovnog materijala

Osnovni materijal izlozen razlicitom termickom dejstvu u zavis-nosti tacke koju posmatramo; prema tome u njemu se dogadaju fizicko--hemijske transformacije. Znacaj transformacije zavisi, s jedne strane, od termickog ciklusa zavarivanja, s druge, od osoina legura, tj. od toga, da li se radi kaljivim celicima, ili legurama osetljivim prema promeni faza putem izlucivanja, kao sto su na primer austenitni celici.

Prema tome, ove transformacije imaju slozen karakter i zavise od tipa zavarivane legure.

!

1 i .1 1 1 i i i :1 11

il il 1. :1

!1

!1 !r )1

8 AL URG I.J ZA V ARIV AN . CELIKA

S metalurske tacke gledista prema definiciji profesora . Potvena [1], sav predstavlja dve itne karakteristike:

topljenje, u kojem jednovremeno ucestvuju zavarivane ivice i dodatni materijal; lokalizacija topljenja, koja izaziva veoma naglasenu toplotnu he-terogenost metalne mase.

1 Prva od ovih karakteristika, topljenje nas navodi da sav razmat-ramo iz tri aspekta:

) Operacija livenja. Posto se metal prevodi u tecno stanje sa na-rednim ocvrscivanjem u kalupu odredenog olika, proces se komplikuje time, sto zidovi ovog kalupa predstavljaju zavarivane ivice, koje prema tome ucestvuju u topljenju.

) Operacija termicke d. Zidovi koji ogranicavaju rastop, tj. zona koja u dodiru sa zonom rastapanja, podvrgnuta zagrevanju u cvrstom stanju sa narednim hladenjenjem; proces se komplikuje time, sto se temperatura i brzina hladenja menjaju u sirokim granicama u zavisnosti od polozaja zagrevane tacke.

) Metalurska operacija. Proces topljenja odlikuje se hemijskim reakcijama, koje nastaju izmedu rastopa (materijala sava) i okolne sre-dine koja moze iti gasna faza, prah ili troska.

2 Druga karakteristika, lokalizacija topljenja, razlikuje zavarivanje od ostalih metalurskih postupaka topljenjem. Ako i topljenje ilo opste, onda i se proces sveo na oblcnu operaciju livenja sa eventualnom --~ - -- -- :~~~i1:fYQI!I~J:n:~till:JIJ:~lgk::r.:e:91~:c_ijg.;~g~~ffkQ:~Pi- :z:c:tgr~yaY1iG-=:_~1:>g;~ :opste, onda_ i se.. -

-pioes-svo:-n.a ocnu oJ?eracl1- termicke orade: - Procesi zavarivanja treba da obezbede kontinuitet materijala, homo-

genost osoblna zavarenog spoja, posebno mehanickih si Dok kontinuitet spoja, tj. odsustvo fizickih gresaka mo.ze da bude obezbeden izborom pravilnih postupaka zavarivanja, homogenost hemijskog sastava i mehanickih osoblna, strogo uzevsi, prakticno nije moguce postici. Me-dutim, treba teziti, ka maksimalno mogucoj homogenosti ovih karak-teristika, narocito onih koje imaju vazno prakticno zacenje. Ova razlicitost osoina materijala sava i osnovog materijala zavareog spoja odreduje ste,pe savrsenosti postupka zavarivaja i dozvoljava da se sudi "metalurskoj zavarljivosti" metala. '

U zoni rastapanja odigavaju se sledece reakcije i transformacije: ) Hemijske reakcije, na primer, oksidacija legirajucih elemenata, vezivaje korisih elemenata, apsorpcija gasova itd.;

) fizicko-hemijske ili strukturne tansformacije, na primer; - porast zrna,

orazovanje struktura kaljenja ili de1imicnog kaljeja, - eutekticna transformacija, izlucivanje odredenih strukturnih

sastojaka. Fizicko-hemijske i strukturne transformacije imaju izvestan broj

vise ili m nepovoljnih posledica:

POSTUPCI ZAVARIVANJA 9

- promena mehanickih osoina, - povecanje krtosti materijala sava pri sobnim 1 snizenim tempe-

raturama, povecanje sklonosti ka obrazovanju prslina, obrazovanje gasnih mehurova,

- smanJ enj korozione postoj anosti i td. Sve ove pojave i detaljnije razmotrene u sledecim glavama. Osnovni aterijal izlozen promenljivoj toplotnoj pbradi u svakoj

tacki u zavisnosti sa termickim ciklusom, koji uslovljen postupkom zavarivanja. Ovaj termicki ciklus zavisi ne samo od postupka zavariva-nja, vec takode od rezima zavarivaja, fizickih osoina metala (toplotna provodljivost) i deljine zavarivanih limova.

Pri zavarivaju celika termicko dejstvo izaziva strukturne transfor-macije, koje mogu dovesti do prekomernog rasta zrna ili kaljenja metala na izvesnom rastojanju od strane od ose sava.

U drugim legurama termicko dejstvo pri zavarivanju moze da do-vede do izlucivanja dispersn.ih faza, na pimer, do izlucivanja karida hroma u austenitnim celicima ili do izlucivanja Mg2Si i CuA12 u legu-rama aluminijuma.

POSTUPCI SPAJANJA ZAVARIVANJEM

~---:-::-~--::_::~-:;:;-,_~~~""=~!:&t~~~ ~gQQ~l1()S-, z;a_yari vanj ___ su; -. cica:k:l~ _ pre s:y~gC1 ~ U ~ ~e:z:i sa --:~rm1c:ii-de]stvoriicna ~osnovni :iiterijal ko:jecpretezrio 'zavisi 6d. usvo-

jenog postupka zavarivanja, tj. od prirode i oika unete toplote. Prema tome, u ovoj glavi neophodpo ukratko se osvrnuti na razli-

cite postpke zavarivanja u zavisnosti od upotrejenog izvora energije. U skladu sa prirodom izvora toplote mogu se izdvojiti cetiri velike

grupe postupaka zavarivanja: I - Postupci gasnog zavarivanja odlikuju se visoltemperaturnim

plamenovima, koji se orazuju pri sagorevanju ugljovodonika sa kiseoni-kom. Medu postupcima gasnog zavarivanja, nesumnjivo, najvaznije mesto zauzima postupak oksiacetilenskog zavarivanja.

- Postupci zavarivanja koji se zasnivaju na koiscenju elek-tricne energije mogu se podeliti u dve velike podgrupe:

1. Postupci elektlolucnog zavarivanja kojih se elektricni luk us-postavlja izmedu zavarivanih komada i provodnika struje, koji se naziva elektrodom; elektroda jednovremeno sluzi kao dodatni materijal.

2. Postupci zavarivanj.a elektricnim otporom u kojih se metal zag-reva prolaskom elektricne struje kroz njega (Dzaulova toplota).

III - Postupci zavarivanja, koji se zasnivaju na zagrevanju metala toplotom egzotermnih reakcija redukcije oksida, na primer, aluminoter-mijski i silikotermijski.

10 METALURGIJA ZAVARIVANJA CELIKA

IV - Postupci zavarivanja u kojih olik energije nema itne vaznosti; uneta toplota trosi se na delimicno ili potpuno zagrevanje ko-

. mada zavarivanje se ostvaruje kovanjem: (kovacko zavarivanje) ili kapilarnim efektom (tvrdo lemljenje u peci) itd.

I- POSTUPCI GASNOG ZAVARIVANJA

Gasnokiseonicni plamenovi, koji se primenjuju za zavarivanje me-tala i legura, obrazuju se prema sledecoj shemi (sl. I-2):

) Prethodno mesanje gorivo,g gasa (ili vodene pare) sa kiseonikom u injektoru gorionika u odredenom odnosu radi orazovanja gorive smese dovoljne toplotne moci.

) U jezgru plamena (sl. I-2, pod 1) goriva smesa zagreva se do temperature paljenja. U stacionarnoj zoni vrlo malog preseka 2 (omo-tacnu jezgra plamena) nastpaju reakcije, koje izazivaju naglo povisenje temperature.

Jezgro Redukciona zona

Sl. I-2 - Razlicite zone plamena za zavarivanje Zona 1: smesa 2 + , pri niskim temperaturama Zona 2: stacionarna zona sagorevanja

) Olast maksimal.e temperature nalazi se na vrhu jezgra (plavog konusa); ova olast se koristi za zavarivanje.

d) Redukciona z., u kojoj se obrazuju pl'oizvodi sagorevanja go-rive smese (primar.o sagorevanje). Ovi proizvodi odreduju llemijsku karakte1istiku plamena: redukujuci, oksidujuci ili nauglje.isuci plamen.

) Spoljna zona ili omotac plamena okruzuje prethodne z i pred-stavlja njihov produzetak; ova z. plamena nastaje kao rezultat sago-revanja proizvoda redukcione zone u okolnom vazduhu (sekundarno sagorevanje); ona uvek oksidirajuca i sadrzi veliku kolicinu azota.

Hemijska karakteristika plamena zavisi od reakcija u redukcionoj zoni. Idealni ugljovodonicni plamen onaj koji, kao proizvode pimanog sagoevanja, daje samo i 2, kao sto na primer, oksiacetilen-ski plamen.

U opstem slucaju, primarno sagorevanje ugljo-vodonika moguce samo u prisustvu izvesne kolicine kiseonika, odredene granicama samo-zapalj i vosti i brzinom rasprostiranj sagorevanj .

Za oksiacetilenski plam~n, primarno sagorevanj odvij se prema sle-decoj reakciji:


koja dovodi do obrazovanja redukcione zone sledeceg sastava = 61 /; 2 = 22/; = 17/.

Prisustvo atomnog vodonika u oksiacetilenskom plamenu neosporno dokazano radovima G. Ribaud-a [2] i D. Seferian-a [3].

Sekundarne reakcije sa okolnim vazduhom, koje obrazuju omotac plamena, izrazavaju se sledecim jednaCinama:

+ 1/2 0 2 + 2N2 = 02 + 2N2 + 68 000 cal 2 + 1/2 0 2 + 2N2 = 20 + 2N2 + 58 000 cal

Maksimalna temperatura plamena na spoljnjem delu jezgra plamena iznosi 3 100 (prema merenju Henning-a i Tengwaldt-a), prema prora-cunu treba da bude 3 030 (Rabaud [2], Montagne [4] Rochan-Zae [5], Seferian [6].

Ugljovodonicni plamenovi: Za zavarivanje metala se koriste sledeci ugljovodonici: gradski gas, propan (C;;Hs), butan (-10), etilen (C:2Hr). Svi ovi gasovi obrazuju pri sagorevanju sa kiseonikom odredenu koli-cinu oksida 02 i 20 i obezbeduju temperaturu plamena izmedu 2 700 i 2 900. Teorijske reakcije sagorevanja i izmerene temperature plame-na su sledece:

Gradski gas + 0,98 0 2 = 02 + 20 + 108 790 cal .... = 2 730 ____ --~---~-CJ:IJ 502 _302 _42060_000 l., __ ._._~-_._ _2_900~-

:: _-:: -=::::::--~~-.:::',::::-~,.__:"_-~'-:;:-.--::=:_-=:_~~:~"'-'--"::::::::'::::~:~~~-~~-=-:";",:_:.- .'::: -~ -~- = ~:- _ :-- -- :';-

4~; + 5-02 = 4 02 + 520 + 687 950 cal ......... = 2 900 24 + 3 0 2 = 2 02 + 2 20 + 306 690 cal ........... = 2 825 Obrazovanje plamena praskavog gasa odvija se prema sledecoj re-

akciji: 2 + 1/2 0 2 = 20 + 58 000 cal = 2 420 Oksiacetilenski plamen ras,polaze dakle najprihvatljivijim osoinama

za zavarivanje, jer daje: ) temperaturu od 3 100 pri odnosu 0 2 : 22 jednakom 1 prak-

ticno 1,1 do 1,3; ) sastav plamena koji ima znacajne sposobnosti redukcije; ) elastican plamen, koji se lako moze regulisati, ilo sa viskom ki-

seonika (oksidirajuCi plamen), ilo sa viskom acetilena (redukujuci pla-men) u zavisnosti od zavarivanog metala ili legure.

Izvanredne osoine oksiacetilenskog plamena poticu, s jedne strane, od povisenog sadrzaja ugljenika u molekulu 22 (on sedrzi 92,3 tezin-skih 0/ i 7,7 tezinskih 0/ 2) i s druge strane, od endotermnog karak-tera reakcije Obrazovanja acetilena:

2 + 2~~ 22- 53 200 cal/mol.


- POSTUPCI ELEKTROLUCNOG ZAVARIVANJA

Elektrolucno zavarivanje danas najrasprostranjeniji industrijski postupak za spajanje celika, vecine nezeleznih metala i njihovih legura. Ono se deli na vise postupaka u zavisnosti od prirode elektrode i atmos-fere koja okruzuje rastop od kojeg treba da se stvori sav:

) Postpci elektrolcnog zavarivanja oozenim elektrodama. ) Postpak elektrolcnog zavarivanja gljenom elektrodom.

) Postpak elektrolcnog zavarivanja atmosferi redkjuceg ga-sa; postpak atomizovanjem vodonika.

D) Postpci elektrolcnog zavarivanja zastitnoj atmosferi inertnih gasova: atmosferi helijma ili argona - netopljivim* ili top-ljivim** elektrodama; zavarivanje zastitnoj atmosferi gljendioksida (02).*** ) Postupak elektrolucnog zavarivanja pod prahom**** F) Postpak elektrolcnog zavarivanja pritiskom; zavarivanje cepo-

va pistoljem.

) Postupci elektrolucnog zavarivanja olozenim elektrodama Pri zavarivanju oozeim elektrodama, luk se uspostavlja izmedu

elektrode i komada koje trea zavariti. Elektroda se sastoji iz metalnog jezgra, oicno cilindricnog oblika, i omotaca koji se zove obloga; elektro-da sluzi jednovremeno kao provodnik elektricne energije i kao dodatni --~,~''";:=::~t~r1Jal~J~l~~J~,3J:::J?r:t_opljeiij~-b1o,ge elektrode orazu]e se- troska,- koJa

ecna troska

Cvrsta troska

1

Zona pad Osnovni materljal 1 uticajefn topfote

_i ________________ - Smer napredovanja elektrode

Metalno jezgro elektrode

/g

Elektricni luk

l


stiti rastop, slicno metalurskim troskama. Osim toga, ologa doprinosi uspostavljanju i stailnost odrzavanja elektricnog luka; jednovremeno, zahvaljujuci hemijskim reakcijama, obloga dezoksidira i legira rasto:p.

Na taj nacin, elektroda ispunjava vrlo vazne funkcije pri elektroluc-nom zavarivanju; elektrodama, takode reakcijama izmedu metala i troske, posvecena glava IV.

Srodni postupci. Medu drugim postupcima elektrolucnog zavarivanja olozenim elektrodama treba spomenuti postupak lezecom elektrodom (Elin-Haferguth), koji dozvoljava da se izvrsi poluautomatsko zavari-vanje savova vece duzine lezecom elektrodom. Pri ovom postupku za-varivanja elektroda se postavlja horizontalno u zleb suceonog spoja ili u ugao koji cine dva lima (ugaoni spoj) (sl. I-4). Luk se uspostavlja na ogolelom kraju elektrode i zasticen bakarnim kalupom, koji upravlja luk prema zlebu koji treba ispuniti. Bakarni kalup jednovremeno od-vodi toplotu, sto omogucava koriscenje elektroda vece. duzine. Dalje uvodenje ovog postupka zavarivanja, kojim su ostvarene brojne vrlo interesantne primene ograniceno nekim teskocama tehnoloske prirode:

- neophodnoscu veoma brizljive pripreme zavarivanih ivica; - neophodnoscu da se imaju bakarni kalupi za svaki tip spoja;

nesigurnoscu provarivanja korena duzini sava i nemoguc-noscu da se kontrolise provarivanje u procesu zavarivanja; nedovoljnom (ogranicenom) duzinom elektrode.

Prostiji postupak zavarivanja, koji izveden od prethodnog raz-radio Berthet [7] i nazvao ga zavarivanje lezecom elektrodom pod pra-

- ____ -~~; ovde bakarni ].{(ll~p _z3.rr1enjen_ prah~'l_12_,__~?_j_i __ Cini ~~~?--~~~~?-

Sueoni spoj

Podlozna plolca

grediCa

Osnovn/ _/ materijal

Ugaoni spoj Bakara gredica Vertikalni lim

Horizontafnl fim Poloiene efektrode

Sl. I-4 - Shema zavarivanja lezecom elektrodom

spoja i usmerava luk prema zlebu koji treba zavariti. Prah se sastoji iz kvarcnog peska ili iz kompleksnije smese prirodnih silikata i veziva -natrijumovog vodenog stakla u kolicini 8-10/, usled cega se obrazuje porozna masa, kroz koju se slobodno udaljavaju gasni proizvodi nastali topljenjem elektrode.

Elektrode se postavljaju u Zleb sucenog spoja ili u ugao koji cine dva lima (ugaoni spoj). Jedan kraj elektrode stegnut u drzacu elek-


trode i pokriven slojem praha dejine 1-2 . Prva elektroda se zatim stavlja pod napon i na ogolelom kraju dodirom uspostavlja luk kao u postupku Elin.

Pri ovom postupku zavarivanja, topljenje elektrode se vrsi celoj duzini uz obrazovanje lako skidajuce troske koja se sastoji iz pretop-ljene smese g i praha. Intenzitet struje u ovom slucaju oko 10/ veci od intenziteta pri rucnom elektrolucnom zavarivanju. Karakteris-tike topljenja, na primer vreme topljenja, tezina rastopljenog dodatnog materijala, produktivnost itd., potpuno odgovaraju karakteristikama ruc-nog elektrolucnog zavarivanja. Mehanicke osoine materijala sava, na-netog lezecom elektrodom i rucnim elektrolucnim zavarivanjem elektro-dom istog tipa, prakticno su jednake. Opisani postupak se moze prime-niti za zavarivanje razlicitih tipova spojeva u polozaju odozgo: suceonih, ugaonih i preklopnih. Ovim postupkom cesto se zavaruju neki zavaeni spojevi koje tesko ili nemoguce izraditi obicnim rucnim elektroluc-nim zavarivanjem.

) Postupak elektrolucnog zavarivanja ugljenom elektlodom Pri ovom postupku zavarivanja luk se uspostavlja izmedu ugljene

elektrode i zavaivanih komada, u vecini slucajeva, u redukcionoj at-mosfei. Zavaivanje se vsi kako sa dodatnim materijalom tako i bez njega. Ovaj postupak se primenjuje u posebnim slucajevima, na pimer, za za\.aivanje tankih limova bez dodatnog materijala, za zavarivanje lose zavaljivih legura kao sto su bronze, itd.

Pri automatskom postupku zavai,;anja Fusarc pimenjuje se uglje-~ ~~= ~~~::~!~~!~~~}l;,E.~~~i


postupak zavarivanja zamenjen zavarivanjem u atmosferi jednoatom-nih inertnih gasova, na primer, helijuma ili argona [8-9].

Ovde razlikujemo dva postupka: postupak zavarivanja netopijivom elektrodom sa primenom volfra-move elektrode u atmosferi inertnog gasa (sl. I-6), i postupak zavarivanja topljivom elektrodom sa prime~m elek-trodne zice koja sluzi takode kao dodatni materijal iste vrste kao i osnovni materijal. ) Pri zavarivanju netopljivom elektrodom, volframova elektroda

sluzi kao provodnik struje luk se uspostavlja u atmosferi helijuma; ovaj postupak narocito rasprostranjen u USA; danas se sve vise siri zavarivanje u atmosferi argona.

Koriscenje jednoatomnih gasova obezbeduje v1se preimucstava: apsolutnu neutralnost gasne faze u odnosu na rastopljeni metal i volframovu elektrodu; povisenje stailnosti luka;

- potpunu inertnost okolne atmosfere, sto oslobada od neophod-nosti primene praha pri zavarivanju takvih metala, kao sto su nerdajuci celici, aluminijum, magnezijum i njihove legure.

Posto do oksidacije volframa ne dolazi, njegova potrosnja pakticno jednaka nuli.

Zavarivanje u atmosferi inertnih gasova vrsi se kako jednosmernom tako i naizmenicnom strujom.

Zavarivanje metala i legura sa '7iso- , kom temperaturom topljenja, pimer,

~E:;lil, bak_J1ikla itd_~_Jr~ba_ vrsiti jed-nosmernom~~stru;i om~c"'sa"'"'~elektrodama ~na~ negativnom polu. Nasuprot, zavarianje jako oksidirajucih metala i legura, tak-vih kao sto aluminijum, magezijum i jihove legure, treba vrsiti jedsmenom strujom sa elektrodom poziti'nom polu.

Pri zavarivaju aizmenicnom stujom napon praznog hoda treba da d povisen (180- 200 V), sto dopinosi la-kom uspostavljanj i stailnosti elektric-nog lka. Poslednji uslov arocito vazan za zavarivanje laki11 le{~UI. Ne-ophodnost povisenog praznog ho-da moze se izbeci putem superpozicije na luk naizmenicne struje niskog napona (60- 80 V). struje visoke ucestai10Sti pri uslovu primene stailizatora luka.

Pri zavarivanju oicnih konstukcionih celika argon, bez .stete kvalitet materijala sava, moze da sadrzi 1,5/ azota i do 0,2/ kiseonika.

Sl. I-6 Pistolj za zavarivanje u zastitnoj atmosferi argona kon-struisan za jacinu struje do 500 . Pistolj montiran na auto-

matskoj glavi.

i zavaivanju neraajucih ceiika rr se primena jednos-merne struje sa negativnim polom elektrodi.

:, 1

ii 1

.1


Argo za zavarivanje lakih metala i njihovih legura (aluminijum, magnezijum) treba da bude veoma cist: sadrzaj azota ne treba da prelazi

0,3/ sadriaj kiseonika i vodonika 0,01 /. Cak i neznatna vlaznost gasa otezava zavarivanje (koji put ga onemogucava), pojavljuje se jako rasprskavanje na povrsini rastopa stvara se skoro crna skrama (ve-rovatno oksidi ili nitridi).

Zavarivanje nerdajucih celika se vrsi pri vrlo niskim vrednostima gustine struje, reda 6 do 7 A/mm2, pri zavarivanju aluminijumovih i magnezijumovih legura gustina struje jos manja.

) Zavarivanje topljivom elektrodom prvo ilo primenjeno u USA zatim u Evropi. Elektroda stvarno predstavlja dodatnu zicu (dodatni materijal), koja se topi u atmosferi inertnog gasa (sli. I-7). Osnovna ka-rakteristika ovog postupka sastoji se u primeni jednosmerne struje vrlo velike gustine sa pozitivnim polom na elektrodi.

Gustine struje koje se primenjuju su sledece: 50 do 100 A/mm2 preseka zice pri zavarivanju aluminijuma; 100 do 200 A/mm2 preseka Zice pri zavarivanju oicnih i nerdajucih

celika; 150 do 250 A/mm2 preseka zice pri zavarivanju bakra. Za poboljsanje prenosa elektrodnog materijala predlozeno uvo-

denje u inertni gas manje kolicine kiseonika (5-10/). U tom slucaju zavarivanje se vrsi jednosmernom strujom sa elektrodom na minus polu.

Sl. I-7 - Kapljicasti prelaz metala pri zavarivanju u atmosferi agona. Celicna zica, jednosmena struja, obratna polarnost, I = 500 . (prema Gillette i Breymei)

Postupak automatskog zvaivanja atmosfei ugljen-dioksida ima vise varijanti [10]:

- postupak Unionarc (Unio Caride) pri kojem magnetni prasak za zavarivanje prianja za dodatnu zicu i na taj nacin dolazi u zonu rastapanja (sl. I-8); postupak Fusac-C02 , kod kojeg se upotreljava specijalna zica zatvorena u kosuljicu iz metalne mreze (opletena zica) u koju upresovana ologa (pasta za zavarivanje); u datom postupku ugljen-dioksid sluzi samo kao zastitni gas;


- postupak Arcos-Arc, kod kojeg se upotrejava poduzno savi-jena z1ca datog preseka unutar koje se nalazi prah: zona elek-tricnog luka zasticena ugljen-dioksidom.

Magnetni prasak

Troska-

\ \ Sav

// 1 1

Elektroda

Sl. I-8 - Shema automatskog zavarivanja atmosferi 2 gasa

) Postupak elektrolucnog zavarivanja pod prahom .

Postupak "Unionmelt" predstavlja elektrolucno zavarivanje pri ne-prekidnom dovodenju celicne elektrodne zice, koja sluzi jednovremeno kao provodnik struje za zavarivanje i kao dodatni materijal. Ovaj pos-tupak odlikuje se nizom osobenosti.

Uloga praha pri ovom postupku zavarivanja analogna ulozi elek-trodne g pri rucnom elektrolucnom zavarivanju, tj. prah stabllizuje i stiti luk, s jedne strane, s druge dopriosi legiranju materijala sava. Osim toga, usled niske toplotne provodljivosti, prah zadrzava toplotu, koja se iskoriscuje za rastapanje metala. Na taj nacin, luk .pokriven i zasticen prahom za zavarivanje, koji se zagreva Dzaulovom toplo-tom [11].

Posle drugog svetskog rata postupak zavarivanja pod prahom znatno usavrsen kako u USA tako i u Evropi, su stvoreni i srodni postupci, koji se uglavnom razlikuju u nacinu dovodenja praha za zavarivanje.

Na slici I-9 prikazan spoljni izgled uredaja (Unionmelt) za zava-varivanje pod prahom. On se sastoji iz:

za doturanje elektrodne zice razlicitog precnika i postavljenog na vitao (D); -'

2 Metalurgija zavarivanja

r

-1 !

18 AL Ul G I.J ZA V ARIV AN . CELIKA

rezervoara (F) sa prahom za zavrivanje; gumenog creva (), kroz koje se dovodi prah ispred elektrodne zice u zleb; uredaja () za automatsku kontrolu napona zavarivanja, koji regu-lise rad elektromotora glave za zavarivanje u funkciji ovog napona;

Sl. I-9 - Samohodna glava za automatsko zavarivanje pod prahom, konstruisana za jacinu struje do 1000

izvora struje - generatora jednosmerne struje ili transformatora za zavarivanje; savremeni transformatori za zavarivanje snab-deveni su stailizatorom luka; mehanizma () za premestanje glave za zavarivanje u skladu sa napredovanjem sava;

- mernih instrumenata, prikljucaka itd.; - uredaja za usisivanje neiskoriscen6g praha za zavarivanje. Postupak zavarivanja pod prahom razlikuje se od obicnog elektro-

lucnog zavarivanja mogucnoscu da stvori luk vrlo visokog intenziteta (struja zavarivanja do 3 000 ), cime se omogucuje zavarivanje znatno vecom brzinom i sa dubljim provarom. Medutim, u slucaju povisenih vrednosti intenziteta struje pretapa se vrlo velika zapremina osnovnog materijala sa jakim rasprskavanjem, koje se ne moze regulisati; usled


toga se prakticno primenjuju manje vrednosti intenziteta struje zavari-vanj , reda od 1 000 do 1 500 retko se prelazi 2 000 .

F) Postupak elektrolucnog zavivanja cepova pistoljem Ovaj se postupak sastoji u pricvrscivanju cepova pomocu zavarivanja

za neki metalni zid; ovi cepovi su metalni komadi izduzenog oika, oicno kruznog preseka, ciji precnik moze da iznosi 3 do 25 mm. Pomocu ovih cepova mogu se zatim ostvariti najheterogeniji spojevi. Na taj naCin, operacije busenja rupa i urezivanja navoja zamenjene su zavarivanjem sa svim nj egovim ekonomskim prednostima.

Postupak zavarivanja cepova pistoljem sastoji se iz sledecih ope-racija [12]:

uspostavljanje luka izmedu vrha i osnovnog materijala i odrzavanje istog do perioda topljeja vrha i osnovnog ma-terijala; zastita metala u procesu ocvrscivanja (kristalizaoije) pomocu ke-ramickog prstena; pritiskivanje , koje proizvodi vruce skivanje sava.

Postupak zavarivanja cepova pistoljem pripada postupcima elektro-lucnog zavarivanja posto se rastapanje vrha ostvarje toplotom elektricnog luka pri naponu 25 do 30 V, primenjeni dezoksidirajuci prah delimicno vrsi ulogu g elektrode. Zavarivanje cepova pisto-ljem razlikuje se od oicnog elektrolucnog zavarivanja primenom krat-kotrajnog pritiska na posle rastapanja njegovog vrha. = ~c,,-~~"~,c,C~:ce:c~~~~~"-c"':~Jedna:"cod~~v~rijaiitiDvog:~postiipa~-zavarivaiiTa -sasfo.j se - primerii

zastitnog gasa, na primer argona. Pri zavarivanju cepova pistoljem primenjuje se sledeca oprema i

materijali: ) P1enosni ucni pistolj (sl. I-10) pomocu kojeg se spostavlja luk

pri dodiru i odmicanju od osnovnog materijala kao i njegovom kasnijem odrzavanju.

Sl. I-10 - Pistolj za zavarivanje cepova 2*

!

1

1 1

1


) Upravijacka kutija, koja zatvara kolo struje zavarivanja za vre-me celog perioda odrzavanja luka;

) Izvor struje zavarivanja - oicno generator jednosmerne struje ili transformator za zavarivanje sa uredajem za stailizaciju elektricog luka;

d) Metaini , (sl. I-11) razlicitog olika sa glatkom ili narezaom povrsinom. Ovaj moze imati glavu ili iti bez nje. Na krajnjem de-lu umetnuta ka,psula koja sadrzi prah za zavarivanje.

) Keramicki prsten (sl. I-11) koji predviden za: - zadrzavanje toplote elektricnog luka;

Sl. I-11 - , u cijem vrhu upre-sovana kapsula sa prahom. Keramicki prsten sluzi za zastitu rastopljenog

metala

Sl. I-12 - Makrostruktura poprecnog preseka zavarenog ; nagrizanjem

se otkriva materijal sava

formiranje venca iz rastopljenog metala u osnovi (sl. I-12); zastitu rastopljenog metala od neposrednog dejstva okolnog vazduha; odstranjivanje para i gasova, koji se izdvajaju pri topljenju metala, kroz male otvore pravilno rasporedene u osnovi prstena; zastitu ociju radnika od dejstva luka.

111 - ZAVARIVANJE ELEKTRICNIM OTPOROM

Postupci zavarivanja elektricnim otporo.m [13] razlikuju se od drugih postupaka zavarivanja oblikom i prirodom upotreljene energije: Dzaulo-vom toplotom, koja se oslobada pri prolazu elektricne struje neposredno kroz zavarivane komade u kominaciji sa mehanickom energijom.


Toplotna energija, koja se oslobada pri prolazu struje intenziteta I kroz kolo omskog otpora R za vreme dt, odreduj se prema klasicnom zakonu Dzaula

Q = - 1 f2R dt, "

gde - konstanta, nazvana "toplotnim ekvivalentom mehanicke energij " :

1 = 4,185 Dzaula, - = 24 ,

Kolicina toplote Q u gornjoj jednacini izrazava se u malim kalori-jama (cal).

Mehanicka energija se predaje u vidu pritiska na elektrode u razli-citim fazama ciklusa zavarivanja. U periodu zblizavanja zavarivanih komada, pod dejstvom pritiska razara se oksidni sloj i kovarina, sto obezbeduje solidan dodir zavarivanih limova. U periodu zavarivanja pocetni prt tisak sprecava pomeranj komada i olaksava ,prolaz elektricne struje, pritisak gnjecenja sprecava eventualno obrazovanje usahline, i potpomaze rekristalizacij u.

U ciklusu zavarivanja (sl. I-13) moze se razlikovati nekoliko faza ili perioda:

Nalzmenicna :struja - z/iiovanje :s - zavo rivanje f - gnjeenje - vreme opadanja pritisko '- vreme bez pritiska

1

)ednosmerna struja - z/iiavanje s- zavarivonje f- gnjecenje

- vreme opadanja pritiska '- vreme bez pritiska

Sl. 1-13 - Dijagram ciklusa zavarivanja elektriC.nim otporom

period zblizavanja, tj. vreme koje protekne od momenta pocetka primene pritiska na elektrodama (ukljucenje pokretne elektrode) do pocetka prolaza struje zavarivanja I. U toku ovog perioda pri-tisak brzo raste; period zavarivanja, kojem odgovara vreme prolaska struje. Pri-tisak ostaje konstantan; ponekad se on smanjuje u zavisnosti od usvojenog rezima i osoina zavarivanih metala;


perd gnjecenja, posle iskljucenja struje zavarivanja; period hladenja zavarivanih komada ili takt, koji predstavlja mrtvo vreme u ciklusu zavarivanja.

Ocigledno, opisani ciklus predstavlja samo priiznu shemu, on se upotpunjuje takode metalurskim operacijama vec prema tipu zavari-vanih metala, velicini komada i drugim faktorima koji uticu na proces zavarivanja elektricnim otporom.

U skladu sa naCinom primene toplotne energije i mehanickih sila, zavarivanje elektricnim otporom se moze podeliti na:

- tackasto zavarivanje, koje se odlikuje polozajem zavarivanih li-mova, od kojih jedan prekriva drugi; ovaj nacin zavarivanja ima vise varijanti: visestruko tackasto zavarivanje, bradavicasto za-varivanje i savno zavarivanje; suceono zavarivanje Cistim otporom; suceono zavarivanje varnicenjem.

1 - Tackasto zavarivanje. Pri tackastom zavarivanju zavarivani komadi postavljaju se jedan (sl. I-14) na drugi i ulazu izmedu para elektroda, zatim se propusta elektricna struja. Struja, na svom putu od jedne elektrode do druge, prolazi kroz punu dejinu zavarivanih limova.

Sl. I-14 - Shema tackastog zavariva-nja

Sl. I-15 Shema visestrukog tackas-tog zavarivanja

Poprecni presek zavarene tacke ima oik soc1va. Na slici I-15 pri-kazana jedna od prvih varijanti ovog postupka zavarivanja, pri kojem su elektrode razestene sa iste strane zavarivanih komada, postavljenih na specijalnom nosacu, koji primorava struju da na svom putu od jedne elektrode do druge protice kroz zavarivane limove.

Na slici I-16 prikazan jos jedan primer tackastog zavarivanja. U ove varijante jedan lim pripremljen sa izbocinama (bradavicama), koje predstavljaju mesta obrazovanja zavarenih tacaka. Ovaj li se posfavlja na drugi. i tome lako razumeti da se mesta izbocine lakse tope i na taj naci obazuju zavarivane tacke. Ravna elektroda velikog precnika pokriva niz izbocina. Ova varijanta tackastog zavarivaja na-


ziva se badavicasto za1ri1,anje i narocito se primenjuje za zavarivanje malih komada kruznog pr!':seka za ravnu plocu.

Savno zavarivanje (sl. I-17) najznacajnija i najrasprostranjenija varijanta na principu tackastog zavarivanja; pri savnom zavarivanju zavarene tacke su vrlo izu i prekrivaju jedna drugu obrazujuci pri tom kontinualan sav (sl. III-31). U ove varijante zavarivanja cilindricne elektrode zamenjene su obrtnim kolutovima ili valjcima pomocu kojih se dovodi struja i obezbeduje mehanicki pritisak.*

Sl. I-16 - Shema bradavicastog zava-rivanja

Sl. 1-17 - Shema s,avnog zavariva-nja elektricnim otporom

2 - Suceono zavarivanje cistim otporom. Zavarivani komadi se su-celjavaju i stezu u celjustima koje sluze kao provodnici elektricne struje (sl. I-18). Dzaulov efekat se stvara na mestima najveceg elektricnog otpora, tj. na dodirnim povrsinama zavarivanih komada. Pomeranjem

~--~.~-------~--

Sl. I-18 - Shema sucenog zavarivanja zbljanjem

jedne od steznih celjusti vrs1 se zijanje zavarivanih komada; pri tome se istiskuje deo testastog metala i obrazuje se venac u kojem su iz-baceni gasni i cvrsti ukljucci. Ovaj postupak zavarivanja se primenjuje za zavarivanje komada vrlo razlicitih geometrijskih olika, i limova veli-kih dimenzij .

* Citaoci koje interesuje ovo pitanje moci u autorovoj knjizi Les Soudures (Izdanje Dunod) da nadu opis savremenih masina za zavarivanje elektricnim ot-porom.


3 - Suceono zavarivanje varnicenjem. Zavarivani komadi se suce-ljavaju pomocu steznih celjusti masina za zavarivanje. Ciklus zavarivanja pracen uspostavljanjem serije kratkih lukova kao rezultat sukcesivnog prilizavanja i udaljavanja komada, sto dovodi do povisenja temperature na zavarivanim povrsinama (sl. I-19). Pri dostizanju neophodne tempe-

Sl. I-19 - Shema suceonog zavarivanja varnicenjem

rature komadi se dovode do kontakta zavarivanje se ostvaruje pritis-kom. i u prethodnom slucaju, u zoni zavarivanja obrazuje se venac metala koji sadrzi nemetalne ukljucke i okside metala; isti se odstranju-ju brusenjem ili ilo kojim drugim postupkom mehanicke obrade.

Takode potrebno, ukazati na to da se danas sve vise koriste po-kretna kljesta za tackasto zavarivanje koja dozvoljavaju izvodenje za------~~~_!1-ih taca~. __ l11Jilo koje11:1 p_ol()z(lj~. _ __ _ _ __ _ -~-c--i:o~ic~~~"'"c:'C~~~~c~~::_""~-c:=c4i'~~-""~zavativarije elekt:ficriim --citpOrO:: -pou :skom.- -N ovi postupak

sucenog zavarivanja elektricnim otporom ,pod troskom opisan u sovjetskom casopisu ,,Automatsko za-varivanje" (Avtomaticeskaja svar-

-+--r-- 2 ka) [14].

5

Sl. I-20 - Shema zavarivanja elektricnim otporom pod troskom

Zavarivani komadi 1 i 2 postav-ljaju se u bakarnu kokilu levkastog oblika, koja ispunjena prahom za zavarivanje (sl. I-20). Struja sekun-darnog namotaja transformatora pro-tice kroz zavarivane komade i elektro-provodljivi prah 4. U toku to,pljenja nivo praha dostize povrsinu gornjeg komada 2. Povrsine i 5 zavarivanih komada brzo se zagrevaj u na racun toplote, koju oslobada rastopljena tros-ka, do temperature dovoljne za dobi-janje zavarenog spoja pri odredenom

pritisku gnjecenja. Kako saopsteno u navedenom sovjetskom casopisu, ovaj postupak se primenjuje za zavarivanje komada razlicitog geomet-rijskog olika i velikih dimenzija sa relativno malom potrosnjom ener-gije u poredenju sa klasicnim postupkom zavarivanja elektricnim otpo-rom. Na ovaj nacin, olica precnika 120 mm zavaruje se za 5 minuta, pri intenzitetu struje 3500-4000 i naponu 20-25 V.

-


IV- OSTALI POSTUPCI ZAVARIVANJA TOPLJENJEM

Da i kompletirali ovaj pregled, razmotrimo ukratko neke postupke zavarivanja topljenjem, koji se ostvaruju ilo mehanickim sredstvima,

ilo na racun toplote hemijskih reakcija. Stari postupak zavarivanja vodenim gasom sa kovanjem komada

velikih preseka zakosenim i preklopljenim. ivicama povezan sa teskocama pri izvodenju usled neophodnosti opsteg zagrevanja. Ovaj po-stupak potpuno napusten, posto se ozblljne greske u zavarenom spoju ne mogu izbeci.

Postupak aluminotermijskog zavarivanja sastoji se u koriscenj toplote egzotermne reakcije redukcije oksida gvozda aluminijumom u po-sebnom kalupu i izlivanjE; rastopa na ivice koje treba spojiti.

Treba se takode podsetiti postupaka lemljenja i zavarivackog Lem-Ljenja, koji se mogu ,izvrsiti kako ugljovodonicnim plamenovima, tako i u peci sa kontrolisanom redukujucom atmosferom, ili pak ultrazvukom.

Postupak zavarivanja ultrazvukom doblja industrijski znacaj. Danas su u razvoju sledeci novi postupci zavarivanja topljenjem: - zavarivanje indukcijom, koje naslo industrijsku primenu u

nekim specij alnim oastima, na primer, pri izradi ce1icnih cevi bez dodatnog materijala; zavarivanje pod troskom, koje predstavlja podvrstu elektricnog

-- -- ----- ~- zavarivanj_?::-:P9cl-=:Pr@g:rx._:Qs-aj~:p-astupakj -- tazraden: =-ssSR- i ,-~~~=--"~-?="'~~oristY~seza zavaiivanje koma:da vellkih- dejina (iznad 100 mm);

postupak zavarivanja elektronskim snopom, koji sasvim ne-davno patentirao Francuski komesarijat za atomsku energiju (1957).

Zavarivanje indukcijom. Princip zavarivanja indukcijom davno vec poznat. Ovaj postupak se siroko primenjuje za zavarivanje plastic~ nih masa pri koriscenju relativno malih snaga.

Zavarivanje celika ovim postupko, posebno cevi, bez dodatnog aterijala, pocelo se primenjivati sasvim nedavno. Prvi patenti doijeni 1948. god. od strane Metalurskog drustva departmana Aisne [15].

Sustina ovog postupka u sledece: struja ucestanosti 4000 Hz in-dukuje se u zavarivanim komadima posredstvom induktoa prikljucenog na dva kondenzatora i transformatora povezanog sa dva generatora visoke ucestanosti. Cev se uvodi u induktor tek posle olikovanja izedu valja-ka. Indukovana struja protice duz zavarivanih ivica, koje se zagrevaju do izvesne duzine i ravnomerno celoj dejini (s1. I-21). Valjci za olikovanje gnjece rastopljene ivice sa obrazovanjem alog nadvisenja, koje se zatim uklanja valjcima za kaliraciju. Potrebni toplotni rezi odrzava se elektronskim uredajem.

Brzina zavarivanja vrlo velika i zavisi od upotreljene snage, naroCito, od poocnih i mehanicki operacija koje prethode zavarivanju, tj. opsecanja liova, dekapiraja limova, olikovanja cevi itd. Prakticno, ova brzina iznosi 15-30 /min. Snaga uredaja uslovljava takode i deb-

. ; 1

. ;: 1


ljinu zidova cevi koja se moze zavariti. Prema tehnickim podacima pod-nosioca patenta danas moguce zavarivati cevi sa dejinom zidova od 7 mm .

Sl. I-21 - Shea indukcionog zavarivanja

: 1 ; i Energija, koja se utrosi toni zavarenih cev1, brzo opada sa po,?e-j1r canjem njihovog precnika i debljinom zidova: ;!1 za cev precnika 80-90 mm ................ 50 kW/t

;/ za cev precnika 152-165 mm .............. 22 kW /t. !1 '1 .. Zavarivanje pod .trosk_om. P?stupak zava_:iva~ja kor:nada velikih deb-

~ ----~-~ll~n~_P..Qc:! _ tr_~skom ()'PlS9Jl prv~ p_u_t __ .!:l_ -~,9-opsteJ:?,Jll_I~tlj;uta za zavariva--.,,-.~.~~ --.c_'"~~,.cnje-'-izKijeva (Patonov intstitut).- Po~svemu s.udeci,--ovaj postupak ,. .:/ razraden prilizno 1951. god. [16]. U ,principu ovaj postupak podseca . na elektricno zavarivanje pod prahom sa dovodenjem elektrodne

.. !

. ;::1 zice i elektroprovodljivog topitelja u obliku praha. Pri ovom postupku ostvaruje se efikasna dezoksidacija putem uzajamnog dejstva (pudlova-nje) aktivnog silikomanganovog topitelja sa rastopljenim metalom.

. ;

. . 11 1 !

Dezoksidirani metal se talozi i obrazuje zonu I rastopljenog i ocvrs-log metala (sl. I-22), zona dezoksidacije ( na sl. I-22) tj. smesa rastopljene troske i metala obrazuje sloj iznad metala koji u toku ocvrscivanja. Iznad ove dve zone nalazi se sloj topitelja (III na sl. I-22), koji se periodicno izliva.

Limovi, koji se zavaraju ovim postupkom, imaju oicno veliku deb-ljinu (100 do 500 mm) i postavljaju se vertikalno sa zazorom od 30 mm i vecim. edna ili vise elektroda razmestene su u zoni rastoplj enog topi-telja (III na sl. I-22).

Pri zavarivanju pod troskom elektrodom precnika 3,2 mm intenzitet struje iznosi 500 do 550 napon se nalazi u rasponu od 45 do 50 V. Doturanje zice se ostvaruje pomocu glave za zavarivanje kao i kod postupka "Unionmelt", s tom razlikom, sto se pri zavarivanju pod tros-kom glavi za zavarivanje saopstava osilacija sa amplitudom 1/ i

2/; kada dostigne krajnje tacke ampltude, elektroda se u toku 5 do 7 sec nalazi u stanju mirovanja.

Vodom hladene bakarne vodice, velicine nekoliko kvadratnih desi-metara sluze za bocno zadrzavanje metala za vreme dezoksidacije kao i topitelja, koji se nalazi iznad tecnog metala.


sistem: elektrode, vodice i rezervoar sa prahom pomeraju se vertikalnom pravcu, sinhrono brzini zavarivanja, koja, sa svoje strane regulise i dejinu sloja topitelja; sloj topitelja treba da bude oko 30-50 mm.

Lim dejine 100 mm zavaruje se brzinom od 50 cm/h (elektroda precnika 3,2 mm, intenzitet struje 550 ). Prema podacima sovjetskih

Granlca rastapanja

Bakarne vodice

IZGLED ODOZGO

Sl. I-22 - Shema zavarivanja pod troskorn


istrazivaca [16], materijal sava ima povisene mehanicke karakteristike; posebno znacajno da bez obzira na krupnokristalastu strukturu ma-terijala sava, udarna zilavost moze da dostigne vrednost od 5 do 8 kpm/cm2, sto se tumaci vrlo visokim stepenom preciscavanja materi-jala sava i odsustvom kiseonika u njemu.

Na slici I-23 vidi se samo deo uredaja za zavarivanje pod troskom (glava za zavarivanje sa upravljackom kutijom za regulisanje doturanja elektroda i vodom hladene vodice, predvidene za zadrzavanje rastopa). U gornjem delu sl. I-23 vidi se rezervoar sa prahom.

Sl. I-23 - Automatska glava za zavarivanje pod troskom

""' 1

POSTUPCI ZA V ARIV AN 29

Zavarivanje elektronskim snopom. Ovaj postupak zavarivanja odli-kuje se time, sto zavarivani metal, postavljen u zatvorenu komoru u kojoj se moze stvoriti vakuum ili uvesti gas pod zeljenim pritiskom, predstavlja anodu jednog diodnog sistema. Zavarivanje komada se vrsi mlazom elektrona, koje eituje katoda postavljena u toj istoj komori. Elektronski snop se usmerava na zavarivane ivice komada pomocu elek-trostatickog sociva.

Francuski patent [17] predvida dve oblasti primene ovog postupka zavarivanja: jednu za zavarivanje kruznih savova, drugu za zavariva-nje poduznih savova u polozaju odozgo (sl. I-24).

Sl. I-24 - Shema zavarivanja elektronskim snopom

U komori () stvara se vakuum pomocu sistema vakuum-pumpi (). zavarivana komada postavljaju se duz ose nasuprot katodi , snabdevenoj vlaknom f i elektrostatickim socivom , koje koncentrise elektronski snop u zadanu tacku na osi . U ovoj tacki nastaje toplje-nje zavarivanih komada; premestanjem katode duz ose pomocu nosa-ca MN doblja se zavareni spoj.

Sve parametre, koji odreduju rezim zavarivanja: intenzitet elek-tronske struje, napon polja ubrzanja elektrona, brzinu pomeranja pokretne katode, stepen razredenosti i primenjeni gas, regulise rukovaoc svoj zelj i.


Na slici I-25 prikazan uredaj za zavarivanje komada kruznog preseka, koji se sastoji iz vakuumske komore i sistema vakuum-pumpi. Ovaj uredaj konstruisan u Centre de Saclay, opisali su ga Stohr i Briola [18].

Sl. I-25 - Uredaj za zavarivanje elektronskim snopom u vakuumu, kostruisan u Atomskom centru Sakle u Francuskoj (... Sacley)


BIBLIOGRAFIJ

[1] Prof. . Portevin: Les bases scientifiques de la soudure autogEme. Bull. Soc. Ing. Soudeurs, 24 (1933), 901.

[2] Prof. G. Ribaud: . R. Acad. Sciences, 190 (1930), 369; ourn. Phys. et le Radium, t. VI, 2 (1935), 55.

[3] Prof. G. Ribaud et D. Sejerian: Rev. Soud. Autog., 236 (1933), 2879; Chal. et Indust., 167 (1934), 130. D. Sejerian: Temperature de combustion. Techniques de l'Ingenieur, vol. I, 540, ectit, Paris.

[4] . Montagne: These de doctorat, Paris (1934), Gauthier-Vars, edit. [5] . Rochan-Zaer: These de doctorat, Paris (1936). Rodstein, edit. [6] D. Seferian: Etude des flammes de soudure (1935). Institut de Soudure Auto-

gene, edit., Paris. [7] . Berthet: Soud. et Tech. Conn., vol. IX, 7-8 (1955), 323; 1-2 (1956), 37. [8] R. Arnaud: Soud. et Tech. Conn., vol. IV, 11-12 (1950), 259; Navires, Ports

et Chantiers, 'l (1956), 484. L. Dumoulin: Soud. et Tech. Conn., vol , 3-4 (1956), 87.

[9] zavarivanju u zastitnoj atmosferi argona: . Brie; Soud. et Tech. Conn., vol. VIII, 7-8 (1954), 195.

. . Herbst i Elrath Jr: Welding Journ., 12 (1951), 1084. W. L. Green i R. . Kriger: Welding Journ., suppl., 12 (1952), 582 - s. W. . Wooding: Welding Journ., 4 (1953), 299; 5 (1953), 407. . SkolniL i . . Jones Welding Journ., suppl., 1 (1953), 55-.

. . La V: Welding Journ., 6 (1954), 553. F. . PiLia: Welding Journ., 1 (1956), 40.

[10] zavarivanju u zastitnoj atmosferi COz: . L. . Leder: Brit. Welding Journ., 6 (1957), 274.

--------.-. - ---G-.-R.--Ros-chiid: __ Wel_djng_ Jo_m.L_],_-j1J)J)_6l, 19. - '" "=~o'o~=="=c~:cJ,""'D; Car-ey?i~~=-D~ -Mann Ing.~c:Welding~J u.n.,-6]1156};~5~.

R. . Jahn i L. . Gourd: Welding n metal Fabr.ication, 10 (1956), 368. [11] . Soulary: Soud. et Tech. Conn., vol. , 1-2 (1948), 47. [12] . Sarazin: Soud. et Tech. n., vol. IV, 1-2 (1950), 1. [13] . Negre: Le soudage electrique par resistance (drugo izdanje), Pulic. de la

Soudure Autog., edit., Paris. [14] D. . Dudko i I. . Pohodnja: Avt. Svarka, vol. 9, 4 (1956), 70. [15] . Fischer: Soud. et Tech. n., vol. IX, 9-10 (1955), 229. [16] . . Paton: Le soudage automatique l'arc electrique, edit. Masgiz (1953),

Kiev; Svarocnoje Proizvodstvo, 11 (1955); 5 (1956). . . Paton i .: Electro-Slag Welding, edit, Masgiz (1956), Kiev. N. N. Rykalin: British Welding Journ., 4 12 (1957); Soud. et Tech. Conn., vol. XII, 1-2 (1958). 39.

[17] Commissariat l'energie atomique. Francuski patent N 1.141.535 od 18. marta 1957.

[18] . . Stohr i . BrioLa: Soud et Tech. Conn., vol. XII, 5-6 (1958), 165.

11! ''1 . '~ 1 jl

, . ~ 1 !1 ~ ~~ ,1

cjl ~ i :~ ,]1

Ji ~~ 1 ".'JI -1

,:~ 1 1

11 :! :::!

! '!1 ! ; i' ~ 1 .

GLAVA

.DIJAGRAM STANJA ZELEZO-UGLJENIK 1 SASTOJCI CELIKA

i! ~ i }' 1 - DIJAGRAM STANJA ZELEZO-UGLJENIK

Dijagram stanja zelezo-ugljenik vrlo dobro poznat metalurzima \! da ismo ga po:novo tumacili u detaljima. Podsetimo se da cisto zelezo ! ocvrscava pri temperaturi 1 530+ 5. Temperatura pocetka ocvrsci-J vanja opada krivoj likvidusa (sl. II-1) uz izlu.Civanje o-faze 1 i 1 , (analognoj a-fazi). Klice y-faze se pojavljuju u prelaznoj tacki tran-1]j i sformacije ( = 0,55/, = 1 490) . do. eutekticne tacke . _( . :tt , ~~==;~;;. = "'~"'~ . .:=~~-"'~~~11Z"'l'=~==~'.'3-~). ~Zatini 1iva=:kvid1.isa:=poa~j~~-pofast- tem-Jlj perature topljenja cementita Fe"C ( = 6,67/). F. Adcock nasao da su, na krivoj solidusa, koja ogranicava olast o-faze, u izotermnim tac-jjl kama i ( = 1 490) koncentracije ugljenika 0,10/ i 0,16/. \11 U cvrstoj fazi iznad krive transformacije ", stailna faza -!/ cvrst rastvor. Tacka (= 1,7/, = 1130) odgovara granici rastvor-\. ljivost ugljenika u y-cvrstom rastvoru. !/ Transformacija --+ se odvija krivoj G S. Najzad, kriva GPQ odgovara granici rastvorljivosti ugljenika u a-zelezu; 11/; : u tacki : = 0,05/ pri = 723, /! ; u tacki Q: = 0,008/ pri = 0.

. ~f

~ i! il ~~ i\ !\ '1 jl ; ,,

u

.11 ,;1 \[ ;i 1 \l! 11. '11' .il

Cementiti se izlucuje iz ,prezasicenog cvrstog rastvora - austenita - skoro pravoj liniji ES.

Eutektoidna tacka S lezi u preseku linija transformacije --+ (kri-va GS) i izlucivanja cementita iz y-zeleza (prava ES) i njoj odgovara koncentracija ugljenika od oko 0,83/. Ona odgovara svrsetku prethod-nih transformacija uz obrazovanje lamelarnog agregata poznatog pod imenom perlit (Sorby).

Na dijagramu su takode oznacene tacke magnetnih transformacija: prva 2 , pri temperaturi 770 Kirijeva tacka a-zeleza; druga 0 , koja se nalazi pri 210, odgovara nestanku feromagnetizma cementita.

Kod legura ciji sadrzaj ugljenika veCi od onog u tacki (0,43/ ) linija iscezavanja feromagnetizma se poklapa sa krivom transformacije

---+ (OS).

DIJAGRAM STANJA ZELEZO-UGLJENIK I SASTOJCI CELIKA 33

Napomenimo da se u tehnickoj literaturi kriticne tacke uglavnom oznacavaju na sledeci nacin:

() Kirijeva tacka cementita pri 210; 1 linija eutektoidne transformacije pri 723; 2 Kirijeva tacka a-gvozda;

" linija transformacije (GS), --+ ; 4 liija trasformacija --t (pri 1 390 za cisto zelezo).

16~~ 1 "r " I:J :. v

!500

1400

1300

Austenit '( 1200

- -~- --------- ---~~------ . :--...,;:_ ':": -.::=': .. ;:.~=_~::-:'.:::~ ;;::-~~-:=::::::-:'"~~-_:_~=~~;::-=_;-.~~-":':

1000

800

700

600 500

Perlit + ferit

DIJAGRAM ST ANJA Fe -

7230

1 Perlit + -:gl cementit

.

~1

Rastop

tecna laza

Austenlt + ledeburit +

cementit

Cementit + perlit + fedeburit ~1 ...

il _,' . 1 ~ .

'+ ... 1 ;t: : ... ..Q

. : 1 -

-u

1

~ ~1 ~1 ~ -------------- ------ --- ----------------------~- ~ t "'1 ~ ;1 ~~ :4o(2JDDC) ~-~- ~ '"" ~ ~- ~

0.5 1 Koncentracija 2 4 ug/jenlka 1

t-o------- Celici------~)-'E-


Dijagram stanja koji smo razmotrili odgovara metastailnom sls-temu zelezo-cementit; u nekim slucajevima trebalo i posmatrati sta-ilni sistem zelezo-grafit, cije linije transformacije unekoliko odstupaju od odgovarajucih gore opisanog dijagrama.

- SASTOJCI CELIKA - ALOTROPSKE MODIFIKACIJE ZELEZA

Dijagram stanja zelezo-cementit dozvoljava da razlikujemo niz sas-tojaka: cvrste rastvore, hemijska jedinjenja, agregate (mehanicke smese), itd., koje cemo ukratko opisati.

Tacno ustanovljeno da se zelezo javlja u tri alotropska olika: - zelezo: stailno do temperature 910; - zelezo: stailno u temperaturskom intervalu 910- 1 390; - zelezo: stailno iznad temperature 1 390 do temperature top-

. 1 ! ljenja celika. :,; 1

1 f Kako iti u daljem pokazano, kristalne resetke a-zelezo i >-

i il Ugljenik vrlo malo rastvorljiv u a-zelezu (0,05/ pri 720 > ~ ali ono moze da rastvori veliki broj drugih elemenata pored ugljeika

~ sa kojima obrazuje cvrste a-rastvore (II-3).

. ' ~

Sl. II-2 - Prostorno centrirana kubna resetka a-zeleza

Posle nagrizanja odgovarajucim reaktivima, ferit se posmatranjem pod mikr:oskopom pokazuje u obliku poliedarskih zrna, relativno homo-genog oblika i velicine kada metal u zarenom stanju (sl. II-3).

Zagrevanje i topljenje dovode do promene dimenzija i oblika zrna ferita, osoine koje posebno susrecemo u strukturama savova.


Gamma ili y-zelezo, stailno u temperaturnom intervalu 910 do 1 390, ima povrsinski centrisanu kubnu resetku (sl. II-4) sa cetiri a'co-ma u jedinicnom kubu; ovaj raspored atoma zijeniji nego onaj u a-zeleza.

Sl. II-3 - U = 60 (nagrizano Nitalom) - Mikrostruk-tura ferita (celik sa 40/ silicijuma)

Parametri ove resetke iznose: 3,60 pri 900; 3,63 pri 1 000 i 3,68 pri 1 400.

Transformacija --+ prakticno povratna i odvija se pri tempe-raturi kriticne tacke ~ (910); pracena promenom gustine cvrstog

Sl. II-4 - Povrsinski centrirana kubna resetka y-zeleza

*


rastvora u vezi sa prelaskom prostorno centrisane u povrsinski centrisanu kubnu resetku.

Promena gustine , medutim, neznatna, uprkos povecanju zbljenosti elementarne celije, obzirom da zapremina kistalne resetke y-zeleza (46,6 ) skoro dva puta veca od zapreine resetke a-zeleza (24,4).

U y-zelezu z da se rastvori do 1,7/ tezinskih procenata uglje-nika, ili 8/ u atomskim razmerama, kao rezultat ovoga obrazuje se siroka olast cvrstog rastvora y-zeleza ili austenita.

Delta o-gvozde javlja se kao stabllna odifikacija iznad 1 390, cije postojanje pretpostavio Weiss, na osnovu karaktera krive mag-netne propustivljivosti zeleza, koja primetno opada sa transforacijom

--+, da bi ponovo pocela da raste pocev od 1 400. Kasnije su West-gren i Phragmen pomocu rendgenostrukturne analize potvrdili hipotezu Weiss-a.

Cisto zelezo, zagrejano d_o 1 425, pokazuje sve itne karakteristike a-zeleza sa stranicom resetke = 2,93 . Ovo rastojanje jednako onom koji se alazi kada se izracuna dilatacija a-resetke od 0 do 1 425.

Sl. -5 - = 500 - Polja primarnog cementita u osnovi austenita; martenzitne iglice u livu legi-ranom niklom. Fosfidna eutektika (studit) u ce-

mentnim poljima

Cementit. Heijsko jedinjenje Fe."\C sa 6,67/ ugljenika, koje se obrazuje pri temperaturi od oko 1 500, dobllo i cementit; to najtvrdi sastojak legure zelezo-ugljenik (tvrdoca oko 800 Brinela).

Ceentit moze da rastvori veliki elemenata (mangan, hrom, itd.) sa kojima obrazuje kompleksne karblde. On gubi magnetne osoblne pri 210 (tacka 0).


Prema W estgren-u i Phragmen-u, resetka cementita pripada orto-rombskom sistemu i moze se posmatrati kao prizma sa sledecim pa-rametrima:

= 4,518 ; = 5,069 ; = 6,736 . Zapremina resetke cementita {154,3 ) prilizno tri i puta

veca od zapremine resetke y-zeleza. Na taj nacin cementit se ne mo-ze uvuci takav kakav u s1obodni meduprostor y-zeleza da bi obra-zovao austenit. Ugljenik mora biti prisutan u slobodnom stanju da i obrazovao cvrst rastvor, sto podrazumeva prethodnu disocijaciju karbida.

Morfoloska priroda cementita veoma razlicita. Primarni cementit se izlucuje direktno iz tecne faze u vidu plocica

ili tvrdih iglica (beli livovi) (sl. II-5). Sekundarni cementit orazuje kar-idnu mrezu u nadeutektoidnim celicima (sl. I-4) i izlucuje Se iz pre-zasicenog y-cvrstog rastvora. Proeutektoidni cementit se izlucuje u tacki S (sl. -1) iz prezasicenog y-cvrstog rastvora kada orazuje eutek-toid ferit-cementit.

Tercijarni cementit se takode izlucuje iz y-cvrstog rastvora liniji SP pri malim koncentracijama ugljenika; on se raspodeljuje granicama zrna ferita (sl. II-6). Ovaj tip cementita susrecemo cesto u savovima, elektrolucno zavarenim elektrodama sa malim sadrzajem ugljenika.

~~~~~ ~a:~cidau Transformacija --+ se odvija

liniji GS i ona potpuna u tacki S koja odgovara orazovanju Cistog eu-tektoida. liniji ES, iz prezasicenog y-cvrstog rastvora izlucuje se pro-eutektoidni sekundarni cementit u sit-norasprsenim lamelama. U tacki S, gde se seku dve linij transformacij , po-smatramo istovremeno izlucivanje la-melarnog cementita i ferita, koji ob-razuju agregat poznat pod imenom perLit (sl. II-7 i II-8).

Prirodu i dimenzije ovog agregata studirali su brojni metalurzi, poseb-no N. . Beijajev [1]. On uveo vrlo vazan pojam zrna perlita (sl. II-8) i odredio njegove dimenzije pomocu rastojanja [) izmedu lamela cementita, koji se menja u zavisnosti od uslova termicke obrade. Ove studije su omo-gucile Geene-u [2] da definise jedno-

Sl. II-6 - U = 1 700 (nagrizano Nitalom) - Cementitna mreza granicama feritnih zrna u savu .izradenom elektrodom sa oksid-nom ologom (= ,/;

Mn = 0,100/)

stavnu vezu izmedu medulamelarnog rastoj anj on i tvrdoce () perlita: [) = 79,59.

38 AL URG IJ ZA V ARIV AN CELIKA

Sl. II-7 - = 4 000 - Prekid transformacije --+ . Klice a-zrna se razviJaJU u y-cvrstom rastvoru da i stvorili lamelarni perlit (prema . Shapiro-u)

Sl. -8 - = 2 500 - Lamelarni perlit. Lamele a-zeleza i cementita . Zrno perlita se karakterise istim pravcem rasta lamelar:nog cementita. Neka zrna

perlita pokazuju tendenciju ka koagulaciji

DI.JAGRAM STAN.JA 2ELEZO-UGL.JENIK I SASTO.JCI CELIKA 39

Za grubi* perlit, medulamelarno rastojanje dostize vrednost od 500 do 1 000 m,u; u normalnog perlita oscilira oko vrednosti od 300 mp. Kada vrednost manja od 200 m~t, onda imamo fini* perlit. Prema jednacini Greene-a, fini perlit moze iti dva do tri puta tvrdi od grubog perlita.

Pocev od neke vrednosti za n, na obicnom mikroskopu se ne mogu razlikovati pojedinacne lamele eutektoida, kao na primer u slucaju ana-lize soritnog agregata (sl. II-9).

Sl. -9 - U = 4 000 - Sorblt (mikrografija :i ultraljublcastom svetlu, od F. Lukasa)

Lamelarni perlit moze preci u globulit (loptasti olik) pri duzem zagrevanju oko temperature 1 (720), kada kazemo da doslo do koagulacije (sl. II-10). Jednovremeno se konstatuje smanjenje tvrdoce.

Posmatranja Shapiro-a na uzorcima eutektoidnih sastava, zagrevanih iznad t

Documents

Metalurgija Zavarivanja - Daniel Seferian