Термична обработка на заварени изделия
След заваряване продуктите понякога се подлагат на топлинна обработка.
Пълното отгряване се извършва чрез нагряване на стоманения продукт до 820–930 ° C, задържане при тази температура и след това бавно охлаждане.
Пълното отгряване осигурява:
1) получаване на финозърнеста структура на заваръчния метал, което повишава пластичността на отложения метал и метала на преходната зона. В същото време, поради подобряването на адхезията на зърната един към друг, вискозитетът на метала се увеличава;
2) понижаване на твърдостта на заваръчния метал, което улеснява последващата му обработка чрез рязане или натиск;
3) разрушаване на вътрешните напрежения в заварения продукт.
Времето на задържане при температура на отгряване е от 0,75 до
1 мин. за всеки милиметър дебелина на продукта; общото време на експозиция трябва да бъде най-малко 30 минути. След това продуктът се охлажда бавно заедно с пещта със скорост от 50 до 75 ° на час до температура от 300 °, след което може да се извади от пещта и да се охлади на въздух.
Задържането твърде дълго при максималната температура на отгряване е вредно, тъй като насърчава растежа на зърната. Това важи особено за меката стомана при температури над 1000°C. Под тази температура растежът на зърното ще бъде незначителен дори при експозиция до 7-8 часа. На фиг. 63 показва диаграма на промяната в структурата на стоманата по време на пълно отгряване. Преди отгряване на метал
желязо и въглерод
Ние сме Lezo и Carbon
Фигура 63. Схематично представяне на постепенната промяна в структурата на стоманата по време на пълно отгряване
има едрозърнеста структура (фиг. 63, а). Когато се достигне определена температура, вътре в тези големи зърна се образуват по-малки метални зърна (фиг. 63, б). До края на нагряването този процес завършва и металът придобива еднаква и хомогенна структура (фиг. 63, c). Акосега стоманата започва бавно да се охлажда, тогава нейната финозърнеста структура ще се запази и мекото, пластично чисто желязо ще се открои по границите на зърното (фиг. 63, d), което осигурява добра връзка между стоманените зърна и прави целия метал вискозен и пластичен. Тази структура остава дори след отгряване.
Ако по време на отгряване стоманата се нагрее до 1200 °, т.е. преди началото на топенето в среда, съдържаща кислород, тогава възниква не само прегряване, но и изгаряне (окисление) на метала. Изгорената стомана има зърна, окислени от повърхността, има голяма крехкост и ниска якост. Докато прегрятата стомана може да бъде поправена чрез повторно отгряване, изгорялата стомана не може да бъде поправена.
Нормализацията се различава от пълното отгряване с по-висока скорост на охлаждане. Повишената скорост на охлаждане в първите моменти след нагряването позволява да се получи финозърнеста структура на метала. За тази цел, след нагряване до температура с 20-30 ° над критичната температура и задържане, завареният продукт се изважда от пещта и се охлажда на въздух.
Заваръчният метал по време на нормализиране е малко по-здрав, но по-малко пластичен, отколкото по време на отгряване. Колкото по-мека е стоманата, толкова по-ниска е нейната пластичност по време на нормализирането ще бъде по-малко забележимо; то е толкова по-голямо, колкото повече въглерод и манган съдържа стоманата. За мека стомана, съдържаща по-малко от 0,2% въглерод, обикновено се препоръчва да се използва нормализиране вместо отгряване. За подобряване на качеството на заварените конструкции нормализирането е най-добрата форма на топлинна обработка.
Отгряването за освобождаване на напрежението (нискотемпературно отгряване или високо темпериране) е доста сложна операция. При пълно отгряване и нормализиране вътрешните напрежения се унищожават, тъй като за това е достатъчно продуктът да се нагрее до температура 600-650 °, т.е. под температурата на нагряване при пълноотгряване и нормализиране и охлаждане бавно. За да се елиминират напреженията, продуктът се подлага на нагряване само до 600-650 ° и след излагане (със скорост 2-2,5 минути на 1 mm дебелина на метала, но не по-малко от 30 минути) - последващо бавно охлаждане заедно с пещта до нормална температура. Тъй като металът се нагрява до температура под критичната, не настъпват промени в неговата структура.
При темпериране е възможно продуктът да се нагрее до по-ниска температура, но тогава собствените напрежения при заваряване частично ще останат в продукта, въпреки че техните „върхове“ ще намалеят значително. Така,
например при нагряване на стоманен продукт до 400-500 ° се отстраняват до 50%, а при 200-300 ° - до 10-20% от остатъчните напрежения, възникващи в процеса на заваряване.
Необходими са подходящи пещи за отгряване и нормализиране на цялата заварена конструкция. Един от дизайните на такива пещи за отгряване с талига е показан на фиг. 64.
Фиг. 64. Пещ с талига за отгряване и нормализиране на заварени барабани на котли с високо налягане