Własności plastyczna spoin, będęce często kryterium odbioru konstruk
cji spawanych przez towarzystwa klasyfikacyjna decyduję w dużym stopniu o niezawodności całej konstrukcji spawanej. Dokonana analizy czynników ciots- lurgicznych pozwala na ogólniejsze stwierdzenie, ta własności piast czne spoin ŁK rozuaiane Jako odporność na pękanie możn . rozważać Jako funkcja bezpośredniego oddziaływania struktury i wtręceń niemetalicznych w proce«
•ie pękania spoiny, względnie Jako fenoaenologicznę funkcję warunków spa
dania, decydujęcych o strukturze i wtręcenlach. Przedstawione w llteratu- rzs aechanizay zniszczenia wskazuję na złożoność problemu odporności two
rzywa na pękanie. Mniej uwagi poświęca się znaczeniu i roli czynników me
talurgicznych oraz istotny« różnicom w mechanizmie zarodkowania i propaga
cji pękania w różnych warunkach obclężenia.
Własności plastyczns spoiny sę zależne od różnych czynników aetalur- glcznych, zarówno zewnętrznych jak i wewnętrznych. Zwraca się uwagę na Bro
czenia struktury wtórnej spoiny ŁK, natomiast rzadziej spotyks się episy badań oceniajęcych rolę struktury pierwotnsj spoiny, dacydujęcej często o układzie struktury wtórnej 1 rozkładzie wtręceń nieaetalicznych oraz ana
lizę efektów interakcyjnych. W przypadku jednowarstwowego spawanie ŁK sta
ll SPW ferrytyczno-perlitycznych, o własnościach apoiny w dużya stopniu de
cyduję udziały objętościowe ferrytu o różnej postaci. Praktycznie poal- jalny jest wpływ udziału struktury równowagowej oraz obecności faz M-A.
Udziały objętościowa różnych postaci ferrytu zależeć będę od warunków spawania. Warunki spawania decydować będę również o wtręcenlach nieaeta- llcznych. Wtręcania ta, których ilość waha się od 0,1 do 0,5%, sę głównie
•feroidelnysl tlenkaai o wielkości 0,1 do 10 jxa względnie tlenkoelarczka- ai powstajęcyal w «fakcie rozpuszczania się siarczków w tlenkach [140] lub ich krystalizacji na tlenkach. W analizach wpływu wtręceń zakłada aię zwy
kło równeaierny rozkład wtręceń o średniej wielkości d^ względnie roz
kład loaowy wtręceń d^. Oo rozważań będęcych przedmiotem pracy przyjęto spoinę, jako układ aodelowy (rya. 16) o określonych właanościech fizycz
nych i chemicznych, przedetawiajęcy osnowę z wtręceniaai, przy czy« aodal aoże przedetawiać:
- równomierny układ wtręceń d^ w jednorodnej oenowie,
• równoaierny układ wtręceń 2^ w niejednorodnej osnowie, - nierównomierny układ wtręceń d^ w ni«jednorodnej osnowlo.
24
-Rys. 16. Scheaat Modelowych układów osnowy 1 wtrąceń
a) równomierny rozkład wtrąceń w jednorodnej osnowie, b) równomierny roz
kład wtrąceń w niejednorodnej osnowie, c) nierównomierny rozkład wtrąceń w niejednorodnej osnowie
Układy nierównomierne są odzwierciedlenie« rzeczywistych warunków kry- etallzacji 1 segregacji wtrąceń. W przyjętych ukłedach zakłada się |a prio
ri, te Istnieje ezczsllna inicjująca zniszczenie, osnowa składa się z ziarn ferrytu iglaatego i siatki ferrytu przedeutektoldalnego.przy czya
<JmAF > (>app oraz że włesnoścl wytrzymałościowe wtrąceń wzglądnle grenie alędzyfazowych wtrąceń 1 osnowy są wyraźnie anlejeze od właenoścl osnowy, co w większości przypadków znajduje potwierdzenie w układach rzeczywistych.
Rozpstrywany układ ulegnie zniszczeniu w przypadku, kiedy pod wpływea przy
łożonego naprężenia powataną alkropęknięcia, a w afekcie Ich połączeń ezcze-llna o wielkości krytycznej Podkreślając znaczenie czynników zewnę-trznych i wewnęzewnę-trznych układu stsnowiące ■> spoinę w określeniu własności c plastycznych eforwułowano następującą tez^i
Przy założeniu, że podatność do odkeztałc«wtia plastycznego utożssaie się z odpornością spoin ŁK na pękanie, to w górny* zakresie kruchości zniszcze
nie następuje wskutsk zarodkowania pustek na wtrąceniach, ich rozrost 1 koagulacja podczas odkształcenia plaetycznego. Natoaiast w dolny« zakre
sie kruchości powstsją «lkropęknięcla rozdzielcze, łączące się w szczeli
nę o wielkości krytycznej ‘a ^ , co powoduje ketsstroficzne rozprzestrze
nienie eię pęknięcia. W zakreele przejściowy«, powstające ■lkropęknięcla łączą elę podczas odkształcenia plastycznego, często przy udziale wtrąceń nleaetalicznych. Ogólnie, pękanie spoin następuje zwykle w obszarach
far 25 far
-rytu przedeutektoldalnego wskutek szybszego wyczerpania zapasu plastycz
nego, względnie dłuższej krytycznej ścieżki pękania. Korzystając z opisu matenstycznego własności plastycznych jako równoczesnej funkcji energii spawania, rodzaju drutu i topnika. Jak również parametrów struktury 1 wtrę- ceń niemetalicznych woźna wyznaczyć zakresy warunków optymalnych zapewnia
jących maksymalną odporność na pękanie.
Z tak sformułowanej tezy wynika schsaat zniszczenia spoiny ŁK, który przedstawiono na rys. 17. Przy małym udziale w spoinie ferrytu przedeutek- toidalnego pękanie w zakresie plaatycznyn w duży* stopniu sależy od ob
jętości wtręceń niemetalicznych (rys. 17a), co powinno być potwierdzone proporcjonalny zależności« pomiędzy ilości« wtr«ceń w jednostce powierzch
ni przełomu, a ogólnym udziałem wtręceń (rys. 17e).
Rys. 17. Założony schemat zniszczenia apoiny ŁK
a,c) zniszczenie w zakresie plastycznym, odpowiednio przy małej i dużej zawartości PF, b,d) zniszczsnle w zakresie kruchym przy mełsj 1 dużej za
wartości PF, e,f) zależności pomiędzy ogólny zawartości« wtręceń v 1 liczb« wtrąceń na przełomie
Zależność ta powinna zanikać przy 'niszczeniu w zakresls kruchym (rys.
17f). Poniżej pewnej krytycznej zawartości ferrytu Iglastego VAp pęk
nięcie będzie rozprzestrzeniać eię w obszarze ferfytu przedeutektoidalne- go (rys. 17c i d). Ola określenia tej wartości można wykorzystać rozważa
nia typowa dla zachowania się tworzyw kompozytowych. Porównanie własności wytrzymałościowych układu przy zachowaniu równych odkeztałceri [l4lj pozwa
la na uzyskanie wyrażenia reprezentującego krytyczny udział ferrytu
26
-* » • ' ‘ 1 -* - V « * r
Wielkość m tya przypadku Jest naprężenie» płynięcia plastycznego a JpF i ''‘ff odpowiednio wytrzyaałościę poszczególnych postaci ferrytu.
Wzrus' wlelk ci '.4 Jest zwięzsny z uaocnlenien ferrytu przedeutekto-ii.al.njo. co aoże następie w efekcie obecności dużej ilości drobnych wtrę- ceń Su ,-ruJe to korzystny wpływ obecności drobnych wtręceń w porównaniu do anl«j*zej ilości większych wtrąceń będących zarodkaai pustek i aikro-SZCZń.li:.