Технология сварки Ni I Ni сплавов.

Состав структура и применение Ni сплавов.

Физические свойства.

Ме	Плотность г/см3 при 200С	Тпл,0С	Ткп,0С	Удельная теплоемкость Дж/кг.К	Коэффициент теплороводности Вт/г. к	Удельное электрическое сопротивление (при 200С
Ni	8,9				92,5	6,5
Fe	7,87					9,7

По физическим свойствам Ni подобен аустенитным сталям.

Химические свойства

Ni - имеет низкую химическую активность, так как на его поверхности образовывается на начальной стадии очень тонкая и крЭЛкая оксидная пленка, защищающая его от дальнейшего окисления.

Поэтому он имеет высокую коррозийную стойкость в агрессивной среде, а также жаростойкость и жаропрочность.

Механические свойства

Никель имеет хорошие пластические свойства при высоких и низких температурах.

s_в = 44 кг/мм²; d = 35 %.

Структура

Никель имеет гранецентрированную кубическую решетку. При нагревании не происходит структурных преобразований.

Состав

Промышленность выпускает шесть марок технического никеля:

Н – 0 (99,99% Ni), Н –1, Н – 1у, Н – 2, Н – 3, Н – 4 (97,6% Ni).

Сплавы - наиболее распространенные с Cu, Cr, Mo, Fe, Mn, Ti.

Все никелевые сплавы можно поделить на 4 группы:

1) Конструкционные: коррозиестойкие, кислотостойкие.

а) полуфабрикатний никель (НП0, НП1, НП2, НП3, НП4) S_л.е. £ 1%.

Монель - сплав никеля с медью (МНЖМц - 28-2,5-1,5);

Инконель - 14-17% хрома, 6-7% железа.

Хастелой (А,В,С).

2) Жаропрочные и жароустойчивые сплавы:

Жаропрочные:

Нимоник (Cr, Ti, Al, Mo, W, V). Марка ХН77ТЮ (Cr = 15-16%). ХН70ВМТЮ - используют для изготовления рабочих лопаток дисков газовых турбин.

Жароустойчивые:

ХН78Т, ХН70Ю – используются для изготовления жаровых труб и форсажных камер, которые работают при температуре возле 1000 ⁰С.

3) Электротехнические сплавы:

Нихром, хромель, алкомель, константант, кремниевый никель. Марки Мнц5, НКО2.

Сплавы с особыми физическими свойствами

Свариваемость

Склонность к образованию пор

Причиной образования пор при сваривании никеля являются газы, такие как: N₂, H₂, O₂, CO.

Механизмы порообразования:

1. Насыщение расплавленного металла ванны N₂, H₂, O₂, CO.

2. Реское уменьшение растворимости газов при переходе металла ванны из жидкого сосотояния в твердое.

3. На образование пор влияет также и поверхностная оксидная пленка, которая реагирует с Н₂, находящимся в сварочной ванне.

4. Азот влияет на образование пор, поскольку практически не растворяется в твердом никеле, а в жидком - его растворимость увеличивается у десятки раз.

Борьба с порами:

• Защита сварочной ванны от атмосферы.
• Применение сварочных материалов высокой чистоты.
• Чистка кромок сварочной детали.
• Раскисление и дегазация ванны, (использование сварочных проволок, легированных Al, или применение флюсов, которые связывают Ni).

2Ni + Ti = Ti₂ + 2Ni

Склонность к образованию горячих трещин

Высокая склонность никеля к образованию горячих трещин связана с образованием на границах зерен легкоплавких эвтектик типа:

Ni₃S – Ni (T_пл. = 645 ⁰С)

Ni₃Р – Ni (T_пл. = 880 ⁰С)

Образование легкоплавких эвтектик приводит к снижению пластичности никеля.

Борьба с горячими трещинами:

· Снижение деформации при кристаллизации:

a) Уменьшение зоны нагрева благодаря уменьшению тока;

b) Уменьшение жесткости конструкции;

c) Выбор оптимального порядка сварки, который обеспечит свободную усадку металла.

· Повышение деформационной способности металла:

a) Ограничение вредных примесей (серы и фосфора);

b) Введение в шов раскислителей (марганца, который связывает серу в более тугоплавкие соединения). Для этого используют проволоку НМЦ 2,5, НМЦ 5.

c) Введение в шов модификаторов Al, Тi, которые ограничивают рост зерна.

d) При много проходной сварке каждый следующий шов нужно выполнять после полного охлаждения предыдущего.

Способность к образованию холодных трещин

При сварке никеля и большинства его сплавов, основной металл в зоне термического влияния не испытавает структурных преобразований, и не закаляется. По-этому холодные трещины не образовываются.