Находясь в равновесном состоянии, под воздействием комнатной температуры, медь растворяется в ферруме (Fe), количество которого равно примерно 0,3% (не более), а количество железа, которое должно присутствовать в меди, не должно превышать 0,2%. В связи с этим, не будет образовываться хрупких интерметаллидов. Так как в процессе сварки происходят большие и быстрые охлаждения, в переходных слоях начинает формироваться пересыщенный твердый раствор, состоящий из меди и железа.
Однако, при содержании феррума (Fe), в количестве 2-2,5%, структурно-свободное железо образовывать не будет. Граница сплавления между материалом из стали и меди является резкой, во время этого включаются фазы, которые обогащены железом самого разного размера. Со стороны стали, которая примыкает к сварочному шву, размер зерна будет увеличиваться, в ширине зоны, около 1,5-2,5 мм. При этом микротвердость зоны, в которой происходит сплавление, будет достигать 5800-6200 HV.
Значительное ухудшение растворимости железа и меди вызывает присутствие в стали большого количества углерода. А вот улучшать этот процесс поможет марганец или кремний. В процессе сварки, марганец будет снижать критическую точку Ас-3, а вместе с тем, расширять область твердого раствора, где медь будет растворяться в большем количестве, а кремний при этом будет раскисливать сварочную ванну, а также упрочнять зерна твердых растворов.
Отметим также, что затруднения в процессе сварки или же наплавки меди на стальные детали могут быть связаны также с её собственными, физико-химическими параметрами, а также высоким сродством меди и кислорода, а также низкой температуры расплавления самой меди. Проблемы также возникают из-за значительного поглощения газов расплавленной медью, а также разницей в коэффициентах теплопроводности, коэффициенте линейного расширения и т.д. Один из основных и возможных дефектов во время сварки стали и меди, это возникновение в стали микротрещин, которые образовываются под слоем расплавленной меди, в процессе которые заполняются этой самой медью. Данное явление возникает вследствие расклинивающей способности жидкой меди, которая проникает в микронадрывы. Однако, слишком критических последствий данный процесс не вызывает, а лишь слегка ухудшает качество сварного соединения.
В углеродистой или же низколегированной стали, образуется очень малое количество подобных трещин. Если они и формируются, то размеры их очень малы. А вот в стали, которая имеет аустенитную структуру (как правило, это тип 18-8), количество, а также размеры трещин очень легко и резко возрастает. Поэтому, в процессе сварки, в стали данного типа вводят специальный барьер, состоящий из ферритной фазы. Так, при количестве феррита более 30%, в стали марки 18-8 медь не проникает, это происходит благодаря тому, что феррит не смачивается расплавленной медью, поэтому проникновения меди в сталь не будет происходить.
Чтобы в значительной степени уменьшить образование подобных трещин, в процесс сварки рекомендуют подключать минимальное количество погонной энергии. В качестве же присадочных материалов, рекомендуется использование никелевых сплавов типа МНЖ 5-1, или же бронзы типа БрАМц 9-2. Присутствие в сварочном процессе никеля, а также алюминия, уменьшает активность воздействия жидкого металла в этих самых микротрещинах, поэтому это предотвращает и образование более глубоких трещин в стальных деталях. Таким образом, сварка стали с медными сплавами, и, непосредственно, медью, происходит таким способом.
Источник: vse-o-svarke.org
В продолжении, в дальнейшем будет видео на эту тему. Всем добра и хороших швов!!