Порядок выполнения курсовой работы.

1. Привести физико-химическую характеристику и особенности источника нагрева предложенного преподавателем способа сварки и его классификацию согласно ГОСТ 19521-74.

2. Привести характеристику и классификацию заданной марки стали.

3. Для предложенного преподавателем способа сварки пластин (например, для ручной дуговой, или газовой или электрошлаковой) или наплавки валика на массивное тело и свариваемой стали определить по известным зависимостям параметры режима сварки и рассчитать ширину зоны термического влияния и ее отдельных участков по формуле при сварке пластин:

, (1)

при наплавке валика на массивное тело:

, (2)

где q – эффективная мощность источника теплоты, определяемая, например, для дугового способа произведением кпд ή дуги на ее напряжение и ток q=ήUI, Дж/с; V_св – скорость сварки, см/с; сρ – объёмная теплоемкость стали, Дж/(см³град); δ – толщина свариваемых пластин, см; l – ширина зоны (см), в которой металл нагревался выше заданной температуры Т_l(^оС); е – основание натурального логарифма.

4. Построить по рассчитанным значениям участки зоны термического влияния (аналогично рис. 1) с указанием на каком участке возможно образование мартенсита (согласно ниже выполненным расчетам).

5. По термокинетической диаграмме распада аустенита при непрерывном охлаждении заданной марки стали, приведенной в приложении (копия приводится в записке), определить критические (верхнюю W_o1 и нижнюю W_o2 рис.6) скорости охлаждения. Для этого необходимо нанести на диаграммы касательные 1 и 2, согласно рис.6 и 7, затем по диаграмме определить Т_min, t_min, t_Wo2 (рис.7) (построение отобразить на копии в записке).

Скорости охлаждения определить как:

W_o1=(T₁-(T_min-55))/(3t_min); W_o2=(T₁-Т_Мн)/(3t_Wо2). (3)

где Т₁ – температура распада аустенита с минимальными скоростями, т.е. температура А_с3 для конкретной марки стали; 55^оС – поправка, характеризующая снижение T_min при непрерывном охлаждении в сравнении с изотермическим распадом; t_min и t_W02 – минимальные значения времени до начала распада аустенита при его изотермическом распаде на мартенсит и бейнит, соответственно (рис.7). t_W02 – определяется на термокинетических диаграммах по кривой первой стадии распада аустенита (рис.6).

 

 

 

Рисунок 7 - Схема к расчету критических скоростей охлаждения

 

6. Рассчитать скорости охлаждения для заданного способа сварки.

При наплавке валика на массивное тело скорость охлаждения определяется:

, (4)

при сварке листов со сквозным проплавлением:

, (5)

где W_Осв – скорость охлаждения металла при сварке, ^оС/с; с, ρ, λ – удельная теплоемкость, плотность и коэффициент теплопроводности стали; δ – толщина металла; V_св – скорость сварки; q – количество тепловой энергии, вводимой в изделие сварочным источником; Т – критическая температура наименьшей устойчивости аустенита при охлаждении, определяемая как Т_min; Т_о – начальная температура изделия.

При сварке с многослойным выполнением швов в формулы (4 и 5) необходимо ввести поправочные коэффициенты, приведенные в таблице 2.

Таблица 2 - Значения поправочных коэффициентов, учитывающих влияние конструкции соединения

Величина	Значение коэффициентов
Сварка 1-го слоя стыка	Наплавка и однопроходная сварка	Сварка 1-го слоя в тавр или в нахлестку
q/Vcв	3/2		2/3
δ	3/2

 

7. Рассчитать критические скорости охлаждения, приводящие к образованию 5- и 90 %-го мартенсита, соответственно W_M5 и W_M90:

W_M5 = 0,343(C_э)^{- 4,1} ; (6)

W_M90 = 3,217(C_э) ^{- 3,83} , (7)

где C_э – эквивалентное содержание углерода в стали (уравнение 12);

- критические скорости охлаждения, приводящие к образованию 5- и 95 %-го ферритоперлита (ФП), соответственно W_ФП5 и W_ФП95:

W_ФП5 ≅ W_M5 (8)

W_ФП95 ≅ 0,1W_ФП5 (9)

8. Полученные результаты расчетов скоростей охлаждения по диаграмме и формулам (4 или 5 и 6-9) занести в таблицу, в которую занести известные данные по скорости охлаждения для заданного способа сварки (из [6]). Сопоставить их и сделать вывод о возможных изменениях в структуре данной стали при сварке и возможности образования холодных трещин в сварном соединении. Сделать вывод о необходимости предварительного подогрева.

9. Рассчитать температуру предварительного подогрева:

, (10)

, (11)

. (12)

При наплавке валика на массивное тело принять δ=0.

10. Рассчитать скорость охлаждения при сварке с предварительным подогревом, приняв в (4 или 5) Т_о=Т_под. В случае W_oсв>W_o2 или W_oсв>W_o1 увеличить температуру предварительного подогрева и вновь провести расчет. Результаты свести в таблицу.

11. Сделать выводы по работе.