Особенности сварки тантала и молибдена

Сварка молибдена и тантала, особенности и последовательность работы

В последние десятилетия активно развиваются новые отрасли техники, что ведет к расширению применения тугоплавких металлов и сплавов на их основании, таких как цирконий, молибден, тантал, ниобий и пр. Их объединяет высокая жаропрочность, стойкость к коррозии, устойчивость в агрессивных средах и другие специальные свойства.

  • Сварка молибдена
  • Молибден с медью
  • Вольфрам с молибденом

При сварке таких металлов часто могут возникать затруднения, причиной которых становятся высокая температура плавления, взаимодействие с атмосферными газами при повышенной температуре, негативное действие данных газов (преимущественно кислорода), склонность к росту зерен при нагревании.

Сварка молибдена

Атомные решетки молибдена напоминают объемные кубы, которые не меняются до достижения температуры плавления. Устойчивы против воздействия кислот, щелочей, металлических расплавов. Сплавы молибдена могут состоять из:

  • Циркония.
  • Ниобия.
  • Титана.

При использовании в промышленных целях могут возникать некоторые препятствия:

  • Пластичности можно достигнуть только после деформации.
  • Сварочные швы нарушают кристаллические решетки металла, что делает его хрупким.

Первоначально материал относили к категории несвариваемых. Но высокие показатели плавления (до 2000 градусов), когда железо с никелем уже становятся жидкими, заставили искать способы решения проблемы.

В чистом виде молибден — металл с серебристым оттенком, он отлично поддается ковке при значительных температурных показателях, не подвергается влияниям воздушных масс, коррозии и полиморфным метаморфозам. В стали его количество не превышает 0,18%.

Этот компонент добавляют специально, повышая ударные и температурные показатели, что затрудняет при этом сам процесс сварки и приводит к образованию трещин в переходных зонах. Он может сильно выгореть и окислиться.

Применяется специальная сварочная проволока, дополнительно обработанная никелем, ванадием или хромом, что дает возможность получить прочные швы.

Проведение работ

Для улучшения свариваемости используют прокладки из металла, имеющие мелкозернистую структуру. Молибден сваривается способом контактной и дуговой сварки, используется гелиевая либо аргоновая защита, задействуется твердый и мягкий припой с серебром и медью. Деформация влияет на степень рекристаллизации. Когда определенный порог пересекается, поверхность становится хрупкой.

Варка должна проводится под вакуумом или в аргоновой среде. Перед началом работы поверхность должна быть очищена от оксидной пленки посредством расплава.

Для сварки подойдут практически все припои, используемые при работе с вольфрамом. Но с золотом и никелем получаются самые надежные соединения и прочные швы. Однако, такой тип припоя используют нечасто из-за дефицитности материалов.

Молибден с медью

Эти материалы нельзя растворить друг в друге. Если сохранить вакуумную плотность, соединение не будет обладать значительной термической стойкостью. Разница температурных расширений приведет в напряжение детали при проведении обработки. Диффузионная зона отсутствует, но процессы релаксации не начнутся.

Когда нужно соединить с помощью сварки молибден и медь, стоит задействовать никелевый слой, что растворяется в обоих металлах. Гальваническим путем наносят слой, толщина которого не должна превысить 14 мкм. Оптимальных показателей достигают, если нанести только один слой. Повторные нанесения не принесут дополнительной эффективности.

Вольфрам с молибденом

После завершения работы образцы в обязательном порядке испытывают на изгибы. Если соединения не получились прочными, то для повышения этого показателя ставится промежуточная танталовая прокладка (фольга из этого материала, имеющая толщину 50 мкм).

При исследовании результатов сварочных работ можно увидеть полоску из фольги и волнистую границу с вольфрамом.

Чтобы сварка тантала получилась качественной, поначалу в камере для сварки увеличивается степень разряжения. В рамках испытаний время выдержки было увеличено до часа, но микростуктура в итоге не изменилась.

Но если использовалась молибденовая фольга толщиной 50 мкм, непровар полностью устранялся.

Сварочные соединения, основание которых составляет вольфрам, отличаются значительной хрупкостью после вакуумных отжигов, но уже примерно через 60 минут показатели существенно уменьшаются.

Молибден часто используют в промышленных отраслях из-за уникальных технических характеристик, но процесс его сварки немного отличается от сваривания обычных металлов. Специальная проволока помогает существенно упростить работу с этим материалом.

Источник: https://tokar.guru/svarka/osobennosti-svarki-tantala-i-molibdena.html

Основные характеристики молибдена, и особенности сварки с разными металлами

Атомная решётка молибдена имеет вид объёмного куба и не меняется до достижения температуры плавления. Он устойчив против серной, соляной, фосфорной, плавиковой кислот, расплавов металлов и щелочей.

Взаимодействует с кислородом от 673 К, сильно окисляется с 873 К, чистый азот не воздействует до температуры 1273 К. Раствор можно произвести с помощью царской водки или азотной кислотой большой концентрации.

Сплавы молибдена имеют такие добавки:

При применении в промышленности возникает ряд технических препятствий:

  • Пластичность достигается только при деформации.
  • Шов при сварке нарушает кристаллическую решётку металла, что приводит к хрупкости.

Первоначально молибден относился к несвариваемым металлам. Но высокие показатели плавления (1500-2000 °C), когда железо и никель переходят в жидкое состояние, вынудили на поиск решения проблемы.

В чистом виде молибден — серебристый металл, который хорошо куётся при высоких температурах, не подвержен влиянию воздуха, коррозии и полиморфным метаморфозам.

В сталях количество молибдена достигает 0,15–0,18%. Его специально добавляют для повышения ударных и температурных показателей, но при этом сварка затрудняется, а в переходных зонах образуются трещины. Он сильно выгорает и окисляется. Применяют специальную сварочную проволоку, которая обрабатывается никелем, хромом, ванадием. Это позволяет достичь прочных швов.

Содержание

Сварка молибденом

Лучшие результаты при сварке достигаются при режиме р = 9,8 МПа, Т = 1973 K, t = 5 мин. При использовании этих параметров, изменений структуры материалов в зоне стыков не наблюдается. Улучшить свариваемость, можно используя металлические прокладки с мелкозернистой структурой.

Молибден сваривается методом контактной и дуговой сварки с использованием защитной атмосферы гелия, аргона. С задействованием твёрдого и мягкого припоя на основе серебра и меди. Рекристаллизация напрямую зависит от чистоты и степени деформации.

При пересечении определённого порога поверхность становится хрупкой. По сравнению с другими металлами температурный коэффициент линейного расширения невелик α = 5,6. Из-за этого показателя сварку осуществляют в вакууме или аргоновой среде.

А перед процедурой поверхность очищают от оксидной плёнки с помощью расплава.

Для сварки пригодно большинство припоев, которые используют при пайке вольфрама. Золото и никель помогут получить надёжное соединение и крепкий шов. Но такой припой не получил широкого распространения из-за дефицитных материалов.

Молибден и медь

Молибден и медь не растворяются друг в друге. Распространённые данные по молибденовой диффузионной сварке меди противоречивы. При использовании одинаковых параметров одни соединения обладают прочностью до 157 МПа, а другие хрупкие.

Наибольшие показатели деформации меди достигались — р = 14,7 МПа, Т = 1223 K, t = 15–30 мин. При сохранении вакуумной плотности, такое соединение не обладает высокими показателями термической стойкости.

Разница температурного расширения между медью и молибденом приводит к напряжению деталей при температурной обработке. Отсутствие диффузионной зоны в соединении не приводит к релаксационным процессам.

При связывании деталей из меди и молибдена с использованием сварки, нужно задействовать слой никеля, который растворим с обоими металлами. Гальваническим путём наносится слой толщиной 7–14 мкм. Лучший показатель при диффузионной сварке достигался с покрытием в один слой.

Повторное нанесение или хромирование не увеличивает эффективность. Для достижения максимальной прочности сварки молибдена с медью через слой никеля, нужно использовать такие параметры — р = 14,7–15,7 МПа, Т = 1223–1323 K, t = 10–40 мин.

При оптимальном режиме среднее электрическое сопротивление пластин 1,2 — 10 Ом.

Вольфрам и молибден

Молибденовая сварка вольфрама осуществляется — р = 19,6–39,2 МПа, Т = 1873–2173 K, t = 15–30 мин. После завершения процесса образец испытывают на изгиб. Лучшие показатели были получены — p = 19,6 МПа, Т = 2173 K, t = 15 мин.

Но соединения получились недостаточно прочными, для повышения этого показателя используют промежуточную прокладку из тантала.

С использованием танталовой фольги (толщина 50 мкм) осуществляют — р = 19,6 МПа, Т = 2173 K, t = 20 мин.

Исследование результатов сварки показывает полосу фольги, граница вольфрама волнистая. Для нормальной сварки тантала нужно увеличить в сварочной камере степень разряжения. Повышение времени выдержки до 60 минут не изменило микроструктуру. Но при использовании фольги молибдена толщиной 50 мкм, непровар исчез.

Сварочные соединения вольфрама очень хрупкие после вакуумного отжига, но после 1 часа этот показатель снижается.

Молибден широко используется в промышленности из-за своих технических характеристик, но его сварка требует особого обхождения. Использование специальной проволоки поможет значительно облегчить процесс.

Источник: https://stanok.guru/metalloobrabotka/svarka/osobennosti-processa-svarki-molibdenom.html

Как соединить детали из молибдена сваркой?

Сварка молибдена является сложным процессом из-за его неустойчивости к образованию кристаллизационных сечений на поверхности свариваемых деталей в процессе силового воздействия. Однако сам молибден – это тугоплавкий металл, который обладает высокой прочностью и упругостью. Как происходит сваривание этого материала?

Характеристика материала

В момент деформации на поверхности молибдена возможно попадание атмосферного газа и частиц пыли. Данный материал не переносит загрязнения и кислород — эти вещества не позволяют провести соединительное действие.

Молибден относится к тугоплавким металлам и имеет высокую степень сопротивляемости. Используется он в виде тонких пластин, применяемых в камерах сгорания и турбокомпрессорах. Материал не подвергается коррозии и полиморфным разрушениям.

Термовоздействие сварки образует защиту в виде проявления на поверхности крупнозернистых волокон на месте шва. Под давлением импульса тока металл уплотняется, на него наслаивается слой примесей молибдена.

Учитывая данный фактор, при совмещении очистки сварной поверхности нужно иметь чистый материал, взятый за основу.

Подготовительный этап

Подготовка тугоплавких металлов к спайке требует особой внимательности:

  1. Участки стыков и зона вокруг свариваемого места должна подвергаться тщательной зачистке и обезжириванию химическими реагентами. Действие необходимо проделать несколько раз для полноценного разрушения оксидной пленки и жировых элементов.

  2. Кромочные части необходимо затереть до блеска наждаком.

  3. По завершению подготовительных работ должны быть получены минимальные сколы и кромочное смещение.

  4. Для каждого взятого металла должна быть выставлена на инверторе своя температура плавления.

Соединение молибдена и его сплавов сваркой

Перед тем как подвергнуть молибден спайке, края и участок вокруг обрабатывают раствором кислоты: это может быть либо фосфорная, или же серная кислота в соотношении 1:1. Кислоту необходимо разбавлять водой. Сплав молибдена не должны превышать кислород в массе 0,001%.

Под действием теплового режима технический молибден выделяет крупные кристаллы, которые распадаются на атомы.

Склонность к распаду молибденовых сплавов на мелкие зерна при умеренном температурном режиме может снизиться методом легирования определенными элементами при объеме, необходимом для образования твердого раствора в условиях высокой температуры и выделения обратной мелкозернистой структуры в ходе процесса кристаллизации. В таких случаях для соединения деталей используют только легированный сплав низкой модификации с примесями окисляющихся металлов, таких как:

  • углерод;
  • цирконий;
  • титан;
  • ванадий;
  • ниобий.

Увеличить прочные качества стыка можно при легировании присадочного действия. Эластичность поверхности, подвергаемой сварке из сплава молибдена при низких температурах, невозможна. Угол сгиба стыковой зоны из молибденового сплава — не больше 60С.

Читайте также:  Станок для правки литых дисков: назначение, использование

По мере увеличения температуры качество металла повышается. Трудоемким процессом является получение пластичности материала.

В ходе сварочного действия методом плавления сплава из молибдена под действием максимальной температуры место соединения деталей переходит в состояние, близкое по первоначальным качествам.

Как происходит сварочный процесс?

Сваривание молибдена производится на инверторах, оснащенных регулировочной панелью, так как несоответствующая подача силы тока вызовет разрушение на соединительных участках. Мощность задается методом экспериментации. Электроды для спайки должны быть тефлоновые с острой заточкой. Технологические особенности сварочного действия определяются по свойству материала.

Имеется склонность к появлению на сварной зоне нитриловой пленки, препятствующей расплавке материала. Чтобы сварить детали из данного металла, можно применить один из двух способов: это соединение электродугой или вакуумная сварка. Максимальная температурная нагрузка на молибден и его сплавы равна 1400С.

Чтобы иметь прочное скрепление данного материала, потребуется провести процесс в атмосфере инертного газа. Также хорошее качество спайки молибденовых изделий можно достичь заклепочным соединением.

Применение молибденового сплава, взятого за основу присадки в виде проволоки или фольгированной вставки при сварке из сплавов молибдена, дает возможность максимально увеличить качественный показатель равномерности сварного шва.

Источник: http://GoodSvarka.ru/metalov/molibden/

Сварка молибдена

Сварные соединения молибдена и его сплавов, полученные методами сварки плавлением, обладают пониженной пластичностью при испытании на загиб при комнатной температуре , что объясняется высокой температурой перехода из пластичного в хрупкое состояние этого металлав литом и рекристаллизованном состояниях (около 150-200 °C при статическом испытании на загиб). Введение в молибден до 50% ренияприводит к значительному улучшению свариваемости сплава. Угол загиба сварных образцов толщиной 1 мм после агроно-дуговой или электроннолучевой сварки стабильно составляет 150°, при этом прочность близка к прочности основного металла, что допускает холодную прокатку при степени обжатия 70% (за три прохода) без образования трещин. Использование рения и сплава молибдена в качестве присадочного материала (проволока или вставка в виде фольги) при сварке молибденовых сплавов также позволяет значительно повысить пластичность их сварных швов.

Получение достаточно технологичных сплавов молибдена возможно лишь при наличии в нем малых количеств легирующих элементов, порядка десятых долей процента (исключение состовляет рений), а содержание кислорода не должно превышать тысячных долей процента. Положительное влияние малых добавок бора на прокаливаемость сталей было известно давно.

Однако, несмотря на значительное число работ в этой области, нет еще систематических исследований, позволяющих достаточно четко объяснить его влияние. В углеродистых сталях наиболее эффективное влияние бора отмечено при содержании углерода 0,15-0,20%.

Можно отметить своеобразный принцип дополнительности бора и углерода, заключающийся в том, что с уменьшением содержания углерода роль и значение бора возрастает. Эффект влияния малых добавок бора на молибден выявлен при исследовании сварных соединений, полученных путем сквозного проплавления электронным лучом пластин толщиной 1 мм из спеченного молибдена.

По сравнению с нелегированным молибденом сварной шов и зона термического влияния бора на сплав имели более мелкозернистую структуру и высокую пластичность. Влияние бора на свойства литого молибдена изучали во многих работах по всему миру.

На кривой зависимости относительной осадки цилиндрических образцов диаметром 15 мм от содержания бора наблюдается четкий максимум пластичности при 0,15-0,25%. В сплавах подобного состава протекает однородная пластическая деформация.

Линии скольжения возникают одновременно, как правило, во многих микрообъемах у выделившихся частиц, расположенных в пограничных зонах или внутри кристаллитов. Линии скольжения, возникшие во внутренних объемах кристаллитов, достигают границ и в отличие от чистого молибдена могут переходить в смежные кристаллиты, не вызывая межкристаллического разрушения.

Наблюдалось также различие в кинетике развития трещин при осадке литых сплавов; в нелегированном молибдене зарождение трещины мгновенно приводит к межкристаллитному разрушению образца, тогда как в двухфазных сплавах оптимального состава появившаяся трещина развивается очень медленно.

С увеличением степени деформации в молибдене возникает ряд трещин, что, однако, не приводит к полному разрушению образцов до степени деформации 80%, а иногда и выше. Начальная микротрещина возникает в результате хрупкого разрушения частицы второй фазы или отрыва по межфазной границе. Пластичность сплавов оптимального состава в значительной степени зависит от дисперсности и равномерности распределения второй фазы (крупные выделения более склонны к хрупкому разрушению). Наилучшая пластичность наблюдается у сплавов молибдена оптимального состава с равномерным распределением высокодисперсной второй фазы.

Молибденовые электрические нагреватели для атомного реактора были изготовлены при помощи электроннолучевой сварки. Нагреватель состоял из 36 трубок диаметром 17мм., расположенных по периметру трубной доски в виде круга.

Для сварки был разработан кантователь, обеспечивающий вращение каждой трубки под электронным лучом. Перемещение электронной пушки от одного соединения к другому осуществлялось дистанционно. При сварке трубок с трубной доской с обратной стороны нагревателя наблюдение проводили с помощью зеркал.

Глубина проплавления при сварке 2,3-2,8 мм при минимально допустимой глубине 2,1мм. Качество сварных соединений контролировали визуально ультразвуковыми и металлографическими методами. При сварке плавлением молибдена с ниобием, вольфрамом, сталями и др.

в сварных соединениях образуются трещиныи сами соединения весьма хрупкие. Для повышения качества нахлесточных соединений молибденовых сплавов расплавлению подвергают только легкоплавкие компоненты соединения, при этом используют промежуточную вставку из третьего металла, например меди или никеля.

Несмотря на отсутствие взаимной растворимости молибдена и меди, между ними также можно получить сварное соединение, по прочности равное меди, если оплавлять медь на молибден.

Перейдя по ссылкам ниже вы сможете купить молибден по привлекательным ценам.

  1. Мы предлагаем следующую продукцию из молибдена: молибденовый круг, молибденовый  лист, молибденовую проволоку, молибденовый штабик.

Источник: https://www.ural-metall.com/molybden-svarka

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Значемп i.  [1]

Сварка молибдена возможна, но только в атмосфере инертных газов. Из распространенных методов сварки наилучшие результаты пока дает аргоно-дуговая сварка. Однако основной металл вблизи шва обладает повышенной хрупкостью. Хорошее качество скрепления деталей из молибдена достигается заклепочными соединениями.  [2]

Сварка молибдена электронным лучом возможна, но применимость этого метода ограничена.  [3]

Сварку молибдена с использованием струйной защиты можно успешно вести с использованием гелия высокой чистоты вольфрамовым и плавящимся электродом.  [5]

Сварку молибдена производят лишь на аппаратах с точной регулировкой режима сварки, так как чрезмерный нагрев вызывает повышенную хрупкость в местах соединения. Величину тока и длительность сварки подбирают экспериментально. Электр-оды должны быть чистыми и хорошо заточенными.  [6]

Рекомендуемые режимы [ TABLE ] Рекомендуемые режимы.  [7]

Сварку молибдена большей толщины можно вести плавящимся электродом диаметром 1 – 1 2 им на постоянном токе обратной полярности на режиме: / 400 – 7 – 500 А; U 32 В; исв ЗО-т-40 м / ч; vna 600 – i – 900 м / ч, подача гелия через горелку н приставку 140 л / мин, с обратной стороны 20 л / мин. Электродная проволока предварительно активируется покрытием ее хлористым цезием.  [8]

Особенностисварки молибдена определяются его свойствами. Большая склонность к образованию при повышенных температурах окислов и нитридов, снижающих пластичность металла, предопределяет выбор метода сварки. Для образования сварного соединения методом расплавления металла могут быть рекомендованы два основных способа: сварка электронным лучем в глубоком вакууме ( см. гл.  [9]

Максимальная температура присварке молибдена близка к 1400, а у меди и алюминия она соответствует температурам красного и белого каления. Средняя температура сварки деталей из алюминия близка к 300 – 350 С, меди к 400 – 450 С и титана к 500 – 600 С. Свинец сваривается этим способом плохо.  [11]

Патентуется метод получения пластичных сварных швов присварке молибдена, вольфрама и их сплавов.  [12]

Растворимые в воде кристаллы; применяег-ся в биохимии, как флюс присварке молибдена, в производстве фосфоров, как электроли ] в топ) Н1вных) лементах.  [13]

Вследствие большой чувствительности молибдена к окружающей атмосфере при сварке, а также чрезвычайной склонности его к росту зерна при нагреве, длясварки молибдена следует рекомендовать защитные инертные газы, аргон или гелий, чистотой 99 98 % и источник нагрева с высокой концентрацией тепла. Этим условиям в большей степени удовлетворяет автоматическая сварка вольфрамовым электродом постоянным током прямой полярности в камерах с контролируемой атмосферой.  [14]

Молибден принадлежит к мономорфным металлам с характерной объемноцентрированной кристаллической структурой. Присварке молибдена и его сплавов мало растворимые в металле кислород и углерод создают легкоплавкие эвтектики.  [15]

Страницы:      1    2

Источник: http://www.ngpedia.ru/id410191p1.html

ПОИСК

    Молибден содержится в сталях в количестве 0,15—0,8%. В специальных сталях содержание его увеличивается до 3%. Молибден добавляют в стали, работающие при высоких температурах и ударных нагрузках. Он способствует получению мелкозернистой структуры стали, увеличивает ее прочность и ударную вязкость, но затрудняет сварку, так как служит причиной образования трещин в шве и переходных зонах.

При сварке молибден сильно окисляется и выгорает. [c.81]
    Рекомендуемые сварочные проволоки для автоматической сварки под флюсом комплексно легируются марганцем, хромом, никелем, молибденом, ванадием, бором. Эти проволоки в сочетании с флюсом основного вида или близкого к нему позволяют получить высокопрочные швы, стойкие против хрупкого разрушения [117]. [c.

344]

    Отдельно следует рассмотреть применение молибдена и его сплавов для нужд большой химии. При использовании молибдена для изготовления различных изделий возникают значительные технологические трудности. Некоторой пластичностью молибден обладает лишь в деформированном (ниже температуры рекристаллизации), а следовательно, и в наклепанном состоянии.

При сварке в зоне, прилегающей к сварному шву, происходит рекристаллизация и металл полностью охрупчивается. Таким образом, молибден относится к числу несвариваемых металлов.

Однако высокая температура плавления и возможность эксплуатации молибдена при температурах 1500-2000°С, когда сплавы железа и никеля переходят уже в жидкое состояние, вызывают необходимость преодолевать эти технологические трудности. [c.86]

    Р и с. 94. Структура зоны сварки биметалла сталь-молибден. Ув. 100 а — без термообработки 6 — отжиг при 700° С в – 800 г – 1000, д – 1200° С. 1 ч [c.97]

    Свойства (см. также табл. 40). Молибден представляет собой серебристобелый блестящий металл. При высоких температурах хорошо подвергается ковке и сварке. Устойчив на воздухе. Очень слабо реагирует с кислотами, в раствор молибден можно перевести с помощью концентрированной азотной кислоты, царской водки и кипящей концентрированной серной кислоты, [c.417]

    Молибден увеличивает твердость, глубину закалки стали, ковкость, стойкость против абразивного износа, карбидообразование и улучшает литейные свойства.

Введение 1 % Мо позволяет повысить износоустойчивость стали, содержащей 12% Мп, и белого чугуна, содержащего 15% Сг (3% Мо).

Малоуглеродистая сталь, в состав которой входит 1,6% Мп, 0,25% Мо и 0,06% Nb, обладает высокой прочностью, хорошей способностью к сварке ее применяют для изготовления трубопроводов в северных районах. [c.184]

    Твердые припои используют для спайки некоторых металлов, к которым не пристает мягкий припой. Так, при помощи серебра можно прочно спаять вольфрам или молибден, если устранить действие газов пламени, применяя большое количество буры.

В технике спайку проводя механизированной точечной сваркой, применяя в качестве защитного газа аргон. Можно также прочно спаивать А1 при помощи богатых алюминием специальных припоев и особых плавней.

Читайте также:  Сварка алюминия аргоном для начинающих: пошаговая инструкция

Описано устройство, которое пригодно для спайки серебром очень тонких (менее 0,1 мм) проволок для термопар [23]. [c.14]

    Молибден сваривается методами дуговой и контактной сварки в защитной атмосфере аргона или гелия и с применением вольфрамового электрода. Пайку молибдена производят мягкими и твердыми припоями, в том числе медными и серебряными, без флюса. [c.395]

    Титан можно соединять сваркой плавлением с цирконием, ниобием, танталом, ванадием и молибденом.

При аргоно-дуговой и электроннолучевой сварке соединения сплава 0Т4 с цирконием, ниобием, танталом и ванадием, выполненные без присадочного металла, пластичны разрушение этих соединений происходит по менее прочному металлу при нагрузке, соответствующей пределу прочности последнего. [c.276]

    Значительное легирование сплавов вольфрамом, молибденом и цирконием способствует повышению температуры порога хрупкости сварных соединений и вызывает образование трещин при сварке, поэтому содержание этих элементов ограничивают [20]. [c.279]

    Сварные соединения вольфрама при комнатной температуре весьма хрупки после вакуумного отжига (при 1800° С в течение 1 ч) хрупкость несколько снижается. Деформация сварных соединений вольфрама возможна при нагреве выше 700° С.

В некоторых случаях сварку производят с применением присадочной проволоки из молибдена и тантала, сварка происходит без расплавления вольфрама. Возможна сварка вольфрама плавлением с молибденом, ниобием и танталом. [c.

283]

    К первой группе относятся пары медь—сталь, обладающие незначительной взаиморастворимостью серебро—.сталь, практически не имеющие растворимости в твердом состоянии свинец— сталь, молибден — медь, вольфрам — медь, те растворяющиеся даже в жидком состоянии. Как показали эксперименты по сварке взрывом, эти соединения получаются вполне удовлетворительными. [c.35]

    Нагреватель и термопара представляют собой две проволоки (константан диаметром 0,1 мм и нихром диаметром 0,078 мм), сваренные посередине точечной сваркой. Два конца проволок служат термопарой, а два другие — нагревателем.

Последний зашунтирован молибденовой проволокой диаметром 0,1 мм. Константан и нихром имеют небольшие температурные коэффициенты сопротивления, а молибден, напротив, обладает большим температурным коэффициентом. [c.

358]

    А или Ли. Растворимость этих трех металлов в молибдене и молибдена в них очень мала. Было проведено пятьдесят циклов испарений Си из одного и того же молибденового тигля, причем не было обнаружено разрушения последнего, в то время как проникновение золота в стенки молибденового тигля было обнаружено уже после примерно десяти циклов испарения.

Нагреватель с джоулевым нагревом состоит из двух разрезанных пополам танталовых лент, соединенных вместе точечной сваркой (см. левую часть рис. 16). Поддерживаемый с двух концов медными зажимами, этот нагреватель имеет цилиндрическую форму и не контактирует с остальными частями испарителя.

Дополнительным преимуществом перфорированного в виде змейки нагревателя из листового металла по сравнению с проволочной спиралью является большая излучающая поверхность. Вследствие применения нескольких тепловых экранов подводимой, мощности около 500 Вт вполне достаточно для испарения Си и А .

Система этого испарителя обеспечивает очень стабильные скорости испарения и легко автоматизируется посредством системы обратной связи от ионизационного или кварцевого датчиков скоростей осаждения. [c.63]

    Полигликоли широко применяются в смеси с графитом или сернистым молибденом Такие композиции особенно пригодны для смазки подшипников обжиговых печей Применяемые для этих целей масла должны отличаться низким содержанием золы и в рабочих условиях не должны выделять углеродистых отложений.

Относительно низкая температура застывания и высокий индекс вязкости полигликолей позволяют применять их в гидравлических устройствах, которые работают в широком диапазоне температур. Кроме того, полигликоли применяются в холодильных машинах, электромоторах и машинах для сварки под давлением .  [c.

34]

    Стали, содержащие молибден и вольфрам, выдерживают высокие температуры они находят применение в приборах (трубчатых печах, нагрепателях и т. п.) для создания высоких температур.

Сплавы вольфрама с кобальтом и хромом — стеллиты — тверды, износоустойчивы, жаростойки. Сплавы вольфрама с медью и серебром износоустойчивы, тепло- и электропроводны.

Они нашли применение для изготовления выключателей, электродов для точечной сварки, рубильников (рабочих частей их) и т. п. [c.386]

    Естественно, что наиболее сильное влияние на перераспределение элементов оказьшает температура (рис. 93).

После отжига при температурах до 600-700° С разрушение происходит по молибдену, а после отжига при 700° С и выше — по плоскости сварки. Причину такого изменения характера разрушения можно установить по результатам металлографического (рис.

94,96) и рентгеноспектрапьного (рис. 95) анализов, дополненным результатами измерения микротвердости. [c.99]

    Молибден. Улучшая технологичность аустенитных материалов при сварке и общую коррозионную стойкость, молибден повышает их склонность к КР. Еще более отрицательный эффект получается при одновременном легировании молибденом и марганцем.

Молибден оказывает отрицательное влияние на стойкость аустенитных сталей против КР уже с сотых долей процента. Влияние молибдена, иногда, может быть снивелировано положительным влиянием углерода или других легирующих элементов (никеля, меди). [c.

72]

    Свариваемость легированных сталей зависит от содержания и концентрации легирующих компонентов. О влиянии кремния и марганца было сказано выше.

Хром при содержании его в стали до 0,9% не оказывает влияния на качество сварки, при повышении его содержания хром образует оксиды хрома С2О3, которые резко повышают твердость стали. Никель не снижает качества сварных швов.

Молибден при сварке ухудшает качество сварного шва, легко выгорает, способствует образованию трещин. Ванадий ухудшает свариваемость, так как способствует образованию закалочных структур в металле шва и околошовной зоны. Легко выгорает и окисляется.

Вольфрам в процессе сварки может легко окисляться и выгорать. Титан и ниобий способствуют карбидообразованию и поэтому препятствуют образованию карбидов хрома. Ниобий способствует образованию горячих трещин. [c.393]

    В процессе изготовления аппаратуры и оборудования из коррозионностойких сталей, вследс -вие неправильной термической обработки или при сварке могут возникнуть условия, вызывающие межкристаллитную коррозию.

По современным представлениям преимущественное разрушение границ зерен обусловлено электрохимической неоднородностью поверхности, возникающей в определенном для данного сплава интервале температур в результате структурных превращений.

Например, при нагреве хромоникелевых сталей при 600—800 °С происходит выделение из твердого раствора сложных карбидов, содержащих хром, железо и никель. Эти карбиды выпадают преимущественно но границам зереи, что приводит к обеднению отдельных участков сплава хромом.

Наиболее сильное обеднение наблюдается в зоне, непосредственно прилегающей к границе рерна. Имеются и другие факторы, способствующие межкристаллитной коррозии. Например, для коррозионностойких сталей, содержащих молибден, большое значение приобретает выделение о-фазы, также способствующей обеднению хромом прилегающих к границам участков.

Перераспределение хрома в коррозионностойких сталях возможно и в результате выпадения высокохромистого феррита — продукта распада аустенита, что вызывает межкристаллитную коррозию, например, сварных швов. Существует мнение, что на склонность к межкристаллитной коррозии влияют также и внутренние напряжения. [c.55]

    Молибден сваривается методами дуговой и контактной сварки в защитной атмосфере аргона или гелия с применением вольфрамового электрода. К молибдену применяются такя е методы контактной и точечной сварки. [c.481]

    Цирконий можно соединять сваркой плавлением с ограниченным числом металлов.

При аргоно-дуговой и электроннолучевой сварке циркония с титаном или ниобием без присадочного металла пластичность соединений удовлетворительная, а прочность определяется прочностью циркония.

Сварка циркония с легированными титановыми сплавами типа ВТ14 или Р-сплавами типа ВТ15 затруднена в связи с образованием хрупких химических соединений циркония с молибденом, хромом, ванадием [13]. [c.277]

    Коррозия в дымящей HNO3 имеет межкристаллитный характер и повреждает сварные соединения.

Коррозия Хромоникелевых сталей 20-10 с молибденом, вольфрамом и стабилизированных титаном (0,034% С, примерно тип AISI 321 или фабр, номер 4541) в гомогенизированном состоянии (980°С с закалкой вводе) приблизительно в 2 раза меньше, чем после холодной деформации или сенсибилизации (рис. 1.152 и табл. 1.

17) [448]. Добавкой 0,6% плавиковой кислоты мож но замедлить коррозию как в жидкости, так и в паровом пространстве и предотвратить выпадение зерен стали, сенсибилизированной сваркой. [c.165]

    Для сварки труб из стали 1Х8ВФ Гипронефтемашем разработаны специальные электроды ЭГЛ-4 на базе проволоки Св-10Х5М, обмазка которых позволяет дополнительно легировать сварной шов хромом, ванадием и молибденом. [c.157]

    Большая часть материалов и продуктов проходит тепловую обработку в пламенных печах. Так, подавляющее количество стали получается в мартеновских печах и в конверторах с кислородным и парокислородным дутьем. Сталь, выплавляемая в указанных агрегатах, широко используется в народном хозяйстве и в том Числе в машиностроении.

Но некоторое количество вырабатываемой стали, а именно высококачественная высоколегированная сталь, получается в электрических печах, главным образом в дуговых. Эта область металлургии называется электрометаллургией. Она непрерывно развивается, так как народному хозяйству требуются высококачественные стали. История металлургии— это борьба за качество и чистоту. металлов и лх сплавов.

Современное электронное машиностроение развивается с использова-ние.м особо чистых металлов и сплавов. Даже незначительное количество растворенных в металле газообразных примесей может при нагреве деталей испортить вакуум в электровакуумных приборах.

Современной технике необходимы металлы и сплавы, выдерживающие большие нагрузки при высоких температурах (лопатки газовых турбин, детали ракетных двигателей и т. д.). Для этой цели применяются ниобий, молибден, тантал, вольфрам и их сплавы. Но даже ничтожно малые примеси газов (азот, кислород, водород), а также твердые примеси (углерода и др.

) резко снижают механические свойства этих металлов, увеличивают их хрупкость и ухудшают качество сварки. Получение перечисленных металлов производится в электрических печах, позволяющих развить высокие температуры (3 500— 5000°С и выше). [c.87]

    Легирующие элементы (хром, молибден, вольфрам, марганец и др.) придают металлу повышенную прочность, жаростойкость, сопротивляемость коррозии и другие качества, необходимые для работы трубопровода в тех или иных специфических условиях.

В то же время они в некоторых случаях отрицательно влияют на свариваемость сталей. Большинство легированных сталей имеет пониженную теплопроводность и повышенную закаливаемость, в результате чего три сварке могут о1бразо-ваться горячие трещины.

При этих 01собеЕностях легированных сталей-требуется применение опециальной технологии сварки. [c.180]

    Тугоплавкие металлы (вольфрам, молибден, ниобий, тантал, рений) переводят в компактные методом порошковой металлургии. Для этого порошок металла прессуют в стальных прессформах при давлении 2000—6000 ат.

Полученные цилиндрические заготовки — штабики спекают прокаливанием при 1200°С в атмосфере водорода. При этом происходит восстановление следов окислов вольфрама или молибдена и штабики приобретают необходимую механическую прочность.

Затем проводят повторное спекание — сварку в специальных сварочных аппаратах (рис. 57), где штабик нагревается (в случае вольфрама до 3000° С) током низкогс напряжения (10—15 в) и большой силы (до 10 ООО а).

В процессе сварки происходит испарение примесей и рост кристаллов металла. Такой металл, имеющий остаточную пористость (до 15%), проко- [c.154]

Источник: http://chem21.info/info/602132/

Технология пайки тантала

Тантал среди других металлов выделяется исключительной химической стойкостью в сильных кислотах, в расплавах щелочных металлов и рядом других свойств. Он имеет температуру плавления 2996° С и плотность 16,6 г/см3 и в отличие от вольфрама и молибдена обладает пластичностью.

Тантал промышленной чистоты в отожженном состоянии при комнатной температуре имеет предел прочности σв= 42 кгс/мм2 относительное удлинение δ=25%, а при 980°С σв = 14 кгс/мм2. Температура пластично-хрупкого перехода тантала лежит ниже -196°С.

Кроме чистого тантала в промышленности применяют сплавы тантала с вольфрамом, ниобием, молибденом, гафнием. Сплавы тантала достаточно пластичны. Относительное удлинение равно 25 – 30% и зависит от способа выплавки.

Тантал и его сплавы используют в электротехнике и для нагревателей в вакуумных печах. Известно также применение чистого тантала и его сплавов с ниобием в химическом аппаратостроении.

При нагреве на воздухе тантал, так же как ниобий, начиная с 200-300°С заметно окисляется. Наряду с окислением происходит диффузия газов в металл, и непосредственно под окисной пленкой образуется газонасыщенный слой, толщина которого зависит от температуры и времени нагрева.

Тантал интенсивно поглощает газы при нагревании, поэтому при пайке тантала предпочтителен вакуум не ниже 10-4 мм рт. ст.

В качестве припоев для пайки тантала целесообразно использовать прежде всего такие металлы как титан, ванадий, ниобий и молибден, которые образуют с танталом непрерывный ряд твердых растворов, что позволяет получать высокопрочные и пластичные паяные соединения.

Имеются сведения об успешном применении сплавов из указанных металлов, например припой, содержащий 85% Ti и 15% Мо, дает возможность производить пайку при 1850°С.

Для диффузионной пайки сплава тантала с 1% W в качестве припоя применяют чистый титан. Припой в виде фольги укладывают в места соединений. Пайку производят в печи при разрежении 10-4 – 10-5 мм рт. ст., температура пайки 1760°С, выдержка 10 мин.

Температура вторичного расплавления шва после пайки поддерживалась 2092°С, предел прочности соединений при 1928°С составлял 1,65 кгс/мм2. Для капиллярной пайки применяют припой на основе тантала с 40% Hf.

Пайку выполняют при температуре 2205°С с выдержкой 1 мин. Ввиду того, что тантал трудно поддается пайке, его поверхность перед пайкой рекомендуется покрывать никелем или платиной. Пайку покрытых изделий можно вести с применением флюсов, в среде инертных газов или вакууме.

Источник: http://www.prosvarky.ru/brazing/process/23.html

Сварка ниобия и сплавов на основе ниобия

Сварка ниобия связанна с некоторыми особенностями для понимания, которых необходимо знать его химические и физические свойства.

Ниобий относится к тугоплавким металлам, поскольку его температура плавления составляет 2465°C. Также он обладает следующими преимуществами:

  • высокой жаропрочностью;
  • малым сечением захвата тепловых нейтронов;
  • высокой коррозионной стойкостью;
  • самой малой плотностью из жаропрочных металлов, таких как вольфрам, молибден, тантал, ниобий;
  • высокой технологичностью и свариваемостью.

Отличительной особенностью ниобия является высокое сопротивление ползучести при повышенных температурах.

Недостатками ниобия и его сплавов являются большая склонность к окислению и малый модуль упругости (модуль Юнга).

Ниобий устойчив против действия соляной, серной, азотной фосфорной и органических кислот любой концентрации на холоде и при температуре 100-150°C. Металл заметно растворяется в плавиковой кислоте и интенсивно – в смеси плавиковой и азотной кислот. Горячие растворы гидроксидов калия и натрия заметно действуют на ниобий.

Ниобий, подобно титану, при обычных и несколько повышенных температурах обладает высокой коррозионной стойкостью на воздухе и в ряде агрессивных сред, но при нагревании весьма активно поглощает из окружающей среды кислород, азот и водород и образует с ними твердые растворы или химические соединения, сильно влияющие на механические и электрические свойства.

Начало окисления (пленки побежалости) наблюдается при нагревании до 200-300°C, выше 500°C происходит быстрое окисление с образованием тугоплавкого оксида Nb2O5, температура плавления которого ниже температуры плавления металла 1460°C. Удельный объем оксидов значительно превышает удельный объем основного металла, поэтому оксидные пленки растрескиваются и отслаиваются, открывая доступ кислороду к поверхности металла.

Активное поглощение водорода начинается при температуре 360°C с образованием твердых растворов и гидридов NbH2, NbH0,7-0,9. При нагревании в вакууме выше 600°C водород удаляется, и прежние механические свойства восстанавливаются.

Азот поглощается ниобием при 600°C, при более высокой температуре образуются нитрид NbN, который плавится при 2300°C, а также нитриды другого состава.

Углерод и углеродсодержащие газы (например: ацетилен C2H2, углекислый газ СО2) при 1200-1400°C взаимодействуют с ниобием с образованием твердого и тугоплавкого карбида NbC температура плавления которого составляет 3500°C.

С бором и кремнием тантал образует тугоплавкие и твердые бориды и силициды.

Вышеуказанные особенности являются основным затруднением при сварке ниобия. Поэтому одним из главных условием получения сварных соединений требуемого качества – тщательная защита от контакта с атмосферой, содержащей кислород, азот и водород, не только металла сварочной ванны, но и участков нагретых выше температуры активного поглощения газов.

Поскольку от качества подготовки кромок зависят механические свойства сварных швов и устойчивость их против коррозии – независимо от выбранного способа сварки кромки свариваемого металла должны быть тщательно подготовлены.

Как правило, детали из ниобия и сплавов на его основе поступают на сварку после механической обработки. Перед сваркой кромки подвергают травлению в водной смеси плавиковой, азотной и серной кислот: 22%HF + 8%HNO3 + 15%H2SO4 + 55%H2O.

Участки, подвергнутые травлению, промывают холодной водой до полного удаления травителя, просушивают и протирают непосредственно перед сваркой этиловым спиртом.

Повышение чистоты исходного металла по примесям внедрения способствует улучшению их свариваемости и позволяет производить сварку в более загрязненной атмосфере. При суммарном содержании газов более 0,06% (по массе) резко снижается пластичность швов ниобиевых сплавов.

Примеси внедрения, попадающие в шов из атмосферы, обогащают твердый раствор и выделяются в виде избыточных фаз по границам и телу зерен.

Для изготовления сварных конструкций применяют как нелегированный ниобий, так и его сплавы с твердорастворным и гетерофазным упрочнением. Легирующими добавками для ниобия служат: вольфрам, молибден, тантал, ванадий, цирконий, титан и гафний. Упрочнение ниобия цирконием, гафнием, титаном происходит не только благодаря растворному механизму, но и за счет образования фаз внедрения.

Ниобиевые сплавы, особенно наиболее жаропрочные, склонны к межкристаллитному разрушению при сварке, т.е. образованию горячих трещин, а также замедленному разрушению – холодные трещины. Для повышения сопротивляемости сплавов на основе ниобия к возникновению горячих трещин используют следующие методы:

  • уменьшение диффузионной подвижности атомов в решетке или создание фрагментарной литой структуры с помощью добавления легирующих элементов;
  • повышение чистоты основного и присадочного металлов по примесям внедрения;
  • сокращение времени пребывания металла при температурах высокой диффузионной подвижности за счет применение рациональной технологии сварки и увеличения скорости охлаждения металла сварного шва.

При сварке ниобия и его сплавов в зоне сплавления довольно часто образовываются поры. Причинами возникновения пор служат кислород, летучие окислы ниобия, нитриды, а также углекислый газ (СO2) и оксид углерода (СО), образующиеся при взаимодействии окислов с углеродом или карбидом.

Способы сварки ниобия и его сплавов

Сварку ниобия и сплавов на основе ниобия осуществляют следующими способами:

  • электронно-лучевая сварка;
  • ручная аргонодуговая сварка неплавящимся электродом в инертных газах (TIG, GTAW);
  • контактная сварка;
  • диффузионная сварка;
  • лазерная сварка;
  • сварка трением.

В связи с высокой температурой плавления и сравнительно большой теплопроводностью для сварки плавлением ниобия наиболее приемлемы концентрированные источники энергии. Поэтому из всех вышеперечисленных способов в основном применяют электронно-лучевую сварку и дуговую сварку в аргоне или гелии.

Прочность сварных соединений при аргонодуговой сварке (TIG, GTAW) ниобия и его сплавов составляет 0,75-0,8 от прочности основного металла, при электронно-лучевой сварке 0,6-0,75. Снижение прочности сварных соединений при электронно-лучевой сварке обусловлено очищением (рафинированием) шва от примесей в вакууме и спецификой термического цикла.

Технически чистый ниобий и его сплавы хорошо свариваются методами сварки плавлением. Так как в зоне термического влияния происходит рекристаллизация и интенсивный рост зерен, то создаются условия для сегрегации примесей по границам зерен, приводящие к охрупчиванию металла.

Наиболее эффективным методом сведения к минимуму перераспределения примесей является ограничение времени пребывания шва и зоны термического влияния при высоких температурах и уменьшение размеров зоны термического воздействия, насколько это возможно.

Это достигается использованием режимов с малой величиной погонной энергии за счет максимально возможной скорости сварки, а в некоторых случаях – применением специальных холодильников для дополнительного отвода тепла от зоны термического влияния. Поэтому при толщинах более 3 мм предпочтительнее применять электронно-лучевую сварку (ЭЛС).

Наиболее стабильны по свойствам сварные соединения из рекристаллизованных металлов, так как при сварке плавлением деформированного металла не удается избежать разупрочнения в зоне термического влияния (ЗТВ) с характерной для нее крупнокристаллической структурой .

Также, хорошо подходит и ручная дуговая сварка в среде инертных газов (гелии или аргоне), которые защищают металл от воздействия газов атмосферы. Но и для нее лучше всего использовать сварку в камере с контролируемой атмосферой аргона или гелия. Это также значительно снизит воздействие атмосферы на металл.

Ниобий и его сплавы удовлетворительно свариваются шовной и точечной контактной сваркой, при этом основное затруднение вызывает подплавление электродов и как следствие их прилипание.

Для уменьшения данного эффекта применяют специальные накладки на электроды, изготовленные из молибдена или вольфраммолибденовых сплавов (W – Mo). Также для уменьшения подплавления электродов свариваемые детали покрывают графитом.

Для получения качественного сварного соединения контактную сварку выполняют с защитой инертными газами. Допускается точечную контактную сварку производить на воздухе при продолжительности контакта, порядка полупериода.

Диффузионную сварку ниобия производят в вакууме порядка 1×10-3 Па. Имеющиеся на свариваемых поверхностях оксидные пленки и адсорбированные газы удаляются при нагреве в основном за счет их растворения в матричном металле.

Рекомендуется следующий режим сварки ниобия: Т=1250°C; р=14,7 МПа; t=5 мин.

Для снижения температуры сварки с целью предотвращения чрезмерного роста зерен диффузионные процессы интенсифицируют за счет использования промежуточных металлов, которые наносят на свариваемые поверхности (например, напыление в вакууме).

Толщина наносимого слоя – от нескольких десятков до нескольких тысяч нанометров. В качестве прокладки при сварке ниобия рекомендуется использовать никель, а сварку осуществлять на таком режиме: Т=1000°C; р=19,6 МПа; t=30 мин. Прочность сварного соединения составляет 0,9 прочности основного металла.

Типы сварных соединений ниобия и его сплавов

Поскольку чаще всего детали из ниобия и ниобиевых сплавов изготавливаются небольших толщин, то наиболее распространенный тип сварного соединения – стыковое без разделки кромок. Все остальные виды сварных соединений имеют ограниченное практическое применение.

а-г – стыковые соединения (а – одинаковой толщины; б – разной толщины; в – на остающейся подкладке; г – «в замок»); д – с отбортовкой кромок;

е – нахлесточное соединение.

Основные типы применяемых сварных соединений ниобия и его сплавов

Источник: http://weldering.com/svarka-niobiya-splavov-osnove-niobiya

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector