На рис.2.4. показаны изотермы — овальные кривые, сгущающиеся впереди движущегося при сварке источника тепла (электрической дуги, пламени горелки,…) . Изотерма 1600 °С это температура плавления стали, она определяет ориентировочный размер сварочной ванны. Изотерма 1000 °С указывает на зону перегрева металла, 800 °С изотерма показывает зону закалочных явлений, а 500°С- зону отпуска.

Отличия сварочной ванны от металлургической ванны следующие:

  • малый объем и кратковременность существования ванны ,поэтому плохо перемешивается металл, возможны поры (не успевают выделиться газы ) и шлаковые включения в сварном шве;
  • значительная поверхность контакта расплавленного металла с атмосферой., поэтому происходит выгорание « полезных» кремния и магния и образование окислов железа (наличие кислорода в стали приводит к снижению её прочности , пластичности и коррозийной стойкости и сообщает стали красноломкость) и насыщение сварного шва азотом (увеличивается хрупкость ).

Сварной шов образуется за счет расплавления металла электрода и частично основного металла. В зоне сплавления кристаллизуются зерна, принадлежащие как основному, так и присадочному металлу. В зоне термического влияния из-за быстрого нагрева и охлаждения металла происходят структурные изменения металла.

Свойства сварного соединения определяются характером тепловых воздействий на металл в околошовных зонах. Следовательно, может быть прочный, пластичный сварочный шов, но из-за термических воздействий на деталь качество сварки в целом низкое.

Величина зоны термического влияния составляет при ручной электродуговой сварке для обычного .электрода. 2…2,5 мм, а для электродов с повышенной толщиной обмазки — 4…10 мм. При газовой сварке зона термического влияния существенно возрастает (.до 20…25 мм).

 В зоне термического влияния могут быть участки :

  • старения ( 200… 300 °С );
  • отпуска ( 250…650 °С );
  • неполной перекристаллизации ( 700…870 °С );
  • нормализации ( 840…1000 °С );
  • перегрева ( 1000…1250 °С );
  • околошовный участок , примыкающий к линии сплавления (от 1250 °С до 1600°С).

При сварке возможны два предельных случая :

  • резкая закалка при быстром охлаждении околошовного участка;
  • перегрев при медленном охлаждении и образование крупных зерен аустенита.