Cấu trúc tế vi trên mặt cắt ngang của mối hμn biểu thị các vùng của kim loại mối hμn, vùng ảnh h−ởng nhiệt vμ kim loại cơ bản nh− Hình 2.1.
Hình 2.1 Mặt cắt ngang của mối hμn 2.1 Kim loại mối hμn
Kim loại mối hμn lμ sự pha trộn của que hμn hoặc dây hμn vμ một phần của kim loại cơ bản đ−ợc nóng chảy cùng với nhau vμ đông đặc lại, vì vậy thμnh phần hóa học của kim loại mối hμn phụ thuộc vμo que hμn hoặc dây hμn vμ kim loại cơ bản. Độ bền của mối hμn phụ thuộc vμo thμnh phần vμ cấu trúc kim loại học của vật liệu hμn, vμo kim loại cơ bản, vμ bất kỳ sự thay đổi của cấu trúc xảy ra trong vùng ảnh h−ởng nhiệt, phụ thuộc vμo hình dạng của mối hμn, đồng thời vμo ứng xuất d− tạo ra do sự khác biệt của quá trình gia nhiệt vμ lμm nguội, vμ
vμo sự xuất hiện hoặc mất đi của các tạp chất trong mối hμn.
Trong hμn hồ quang sự nóng chảy vμ đông đặc từng phần của kim loại đi kèm với sự ảnh h−ởng của quá trình gia nhiệt vμ lμm nguội nhanh đ−ợc quan sát trong vũng hμn, mμ tại bề mặt duy trì một trạng thái lỏng do tiếp xúc trực tiếp với nhiệt hồ quang, nh−ng sự nguội nhanh tại chân vμ các cạnh của mối hμn do tiếp xúc với kim loại cơ bản nguội hơn.
Quá trình đông đặc của mối hμn bắt đầu gần đ−ờng giới hạn bên trong vật liệu với kim loại cơ bản. Hạt nhân tinh thể đ−ợc hình thμnh vμ phát triển về tâm của vũng nóng chảy do sự nguội nhanh. Thêm vμo đó cấu trúc kim loại học đ−ợc hình thμnh có đặc tính bởi sự phát triển của tinh thể có thuật ngữ kỹ thuật lμ ”cấu trúc dạng cột”. Kim loại mối hμn có đặc tính chung lμ
cấu trúc cột tinh thể. Kích th−ớc tinh thể lớn, độ dai va đập lớn vμ sự khác biệt lớn hơn về tính chất cơ học dựa trên tải áp dụng.
Trong mối hμn nhiều lớp, mỗi lớp hμn đ−ợc gia nhiệt lại khi hμn các lớp sau tạo ra cấu trúc hạt mịn. Kết quả dẫn tới tính chất cơ học của mối hμn đ−ợc cải thiện.
Hình 2.2 Mặt cắt ngang của mối hμn nhiều lớp
Kim loại mối hμn
Đ−ờng liên kết
Vùng ảnh h−ởng nhiệt
Kim loại cơ bản Chiều d μ y vật h μ n
Đăng kiểm việt nam - 2005
76
Hình 2.3 Các lớp hμn Hình 2.4 Hμn nhiều lớp đối với tấm dμy 2.2 Vùng ảnh h−ởng nhiệt (HAZ)
Vùng ảnh h−ởng nhiệt lμ một phần của kim loại cơ bản bị ảnh h−ởng đáng kể bởi nhiệt hμn. Vùng ảnh h−ởng nhiệt biến thiên phụ thuộc vμo mức độ của l−ợng nhiệt giáng lên mối hμn trong quá trình hμn, quá trình gia nhiệt, chiều dμy của kim loại cơ bản, v.v ... nh−ng nói chung đ−ợc phân chia bởi nhiệt l−ợng giáng lên mối hμn nh− đ−a ra trong Bảng 2.1.
Nhiệt l−ợng giáng lên mối hμn nói chung biên thiên do sự thay đổi dòng hμn vμ tốc độ hμn. Nếu dòng hμn tăng, vũng hμn rộng hơn vμ sự phân bố nhiệt độ trở nên rộng hơn. Nếu tốc độ hμn tăng, thì sự phân bố nhiệt độ hẹp vμ vũng hμn sẽ kéo dμi. Sự phân bố nhiệt độ cũng phụ thuộc vμo tính chất vật lý của kim loại cơ bản. Nếu nhiệt l−ợng giáng lên mối hμn không đổi, thì các kim loại có độ dẫn nhiệt cao sự phân bố nhiệt độ rộng hơn. Sự phân bố nhiệt độ xung quanh vùng hμn xác định độ rộng của vùng ảnh h−ởng nhiệt (HAZ).
Nói chung một tiết diện bị qúa nhiệt lμ vùng đ−ợc gia nhiệt tới 12000C- 14000C, vùng nμy có độ bền cao, độ dãn dμi kém vμ cấu trúc giòn do ảnh h−ởng của sự tôi cứng.
Nhiệt độ nung nóng của vùng hạt mịn lμ 9000C - 12000C nó ảnh h−ởng tới kim loại cơ bản theo cùng một cách nh− lμ sự th−ờng hóa do thời gian thực hiện để kết tinh lại. Thêm vμo đó cấu trúc hạt mịn có độ dẻo vμ độ dai va đập tốt.
Peclit hạt mịn lμ vùng đã đ−ợc gia nhiệt tới 7500C - 9500C, có đặc tính độ dãn dμi cao vμ độ dai va đập thấp.
Vùng đ−ợc gia nhiệt tới nhiệt độ 2000C - 7000C có độ dai va đập kém, đ−ợc gọi lμ “vùng hóa giòn”.
Sự khác biệt trong vùng ảnh h−ởng nhiệt đ−ợc thử một cách dễ dμng nhất bằng việc kiểm tra sự phân bố độ cứng. Nói chung vùng có độ cứng cao hơn thì có độ dai va đập thấp hơn.
Độ cứng của vùng ảnh h−ởng nhiệt biến thiên lớn do sự khác biệt về tốc độ lμm nguội, nh−ng nếu tất cả các điều kiện hμn lμ t−ơng đ−ơng thì độ cứng đ−ợc quyết định bởi l−ợng các nguyên tố hợp kim.
Vùng ảnh h−ởng nhiệt có độ cứng qúa lớn có thể gây ra nứt, đó lμ điều không mong muốn. Giới hạn cho phép về độ cứng của mối hμn đối với thép th−ờng lμ 350 Vicker. Giới hạn cho phép đôi khi đ−ợc điều chỉnh phụ thuộc vμo mức độ của sự tập trung ứng xuất, l−ợng hydro của vùng bị biến cứng, v.v ...
Bảng 2.1 Cấu trúc của kim loại mối hμn (Đối với thép th−ờng)
Vùng qui định Nhiệt độ gia nhiệt (0C) Ghi chú
Kim loại mối hμn > 1500 Vùng đ−ợc đông đặc thμnh cấu trúc mạng tinh thể dạng cây sau khi nóng chảy hoμn toμn.
Vùng nóng chảy Khoảng 1500 Vùng biên giới giữa kim loại mối hμn vμ
vùng ảnh h−ởng nhiệt. 7 đ−ờng hμn Lớp thứ t− Lớp thứ ba Lớp thứ hai Lớp thứ nhất
Đăng kiểm việt nam - 2005 77 Vùng quá nhiệt 1400 ữ 1.200 Hạt thô do quá nhiệt (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Vùng hạt mịn 1200 ữ 900 Hạt mịn (vùng đ−ợc gia nhiệt cao hơn điểm chuyển biến pha Ac3)
Vùng peclit 950 ữ 750 Vùng mμ peclit chuyển biến thμnh hạt mịn (gia nhiệt tại điểm chuyển biến pha Ac1 ữ
Ac3).
Vùng hóa giòn 700 ữ 200 Không có sự thay đổi trong cấu trúc tế vi (vùng đ−ợc nung nóng d−ới điểm chuyển biến pha Ac1).
Cấu trúc nguyên bản 200 ữ nhiệt độ phòng Vùng kim loại cơ bản không chịu ảnh h−ởng của nhiệt hμn.
Hình 2.5 Cấu trúc tế vi của mối hμn (thép 0.35%Carbon) khi khắc axit với 2%HNO3 + r−ợux150x2/3
Kim loại mối hμn- vùng quá nhiệt
Vùng hạt thô- trung bình
Vùng hạt mịn
Đăng kiểm việt nam - 2005
78