Нагревание или охлаждение металла, находящегося в твердом состоянии, может приводить к смене одного вида кристаллической решетки другим. Это явление называется аллотропическим превращением и осуществляется по законам кристаллизации.
Такие металлы, как железо, олово и др., при нагревании до определенной температуры, которая называется критической точкой, после охлаждения и затвердевания способны образовывать кристаллические решетки разной формы.
Например, критической температурой для чистого железа (так называемое ά-железо) является 910 °C (температура плавления – 1500 °C), по достижении которой атомы в пределах кристаллической решетки перестраиваются.
В результате образуется другая модификация – γ-железо, которое по своим свойствам отличается от первого, в частности оно лишено магнитных свойств и может растворять углерод.
При перекристаллизации строение металла тоже изменяется. Данный процесс относится к тем факторам, от которых зависят кристаллическая структура, зернистость и свойства металлов. Кроме того, он может исправить неблагоприятное строение, сформировав более мелкозернистую структуру.
Таким образом, условия плавления металла имеют большое значение для процесса кристаллизации и определяют свойства металла сварного шва.
Металлы обладают рядом свойств, которые отличают их от других материалов и веществ. На основании этого они подразделяются на четыре основные группы:
✓ физические (цвет, плотность, плавкость, а также тепло– и электропроводность, теплоемкость, способность намагничиваться);
✓ химические (жаропрочность, окалиностойкость, жароупорность, коррозионная устойчивость);
✓ механические (упругость, прочность, твердость, пластичность, ударная вязкость);
✓ технологические (свариваемость, ковкость, текучесть, обрабатываемость резанием, прокаливаемость).
Для сварочной практики наиболее важными являются механические и технологические характеристики металлов, поэтому на них следует остановиться более подробно.
Прочность представляет собой способность металла сопротивляться внешнему воздействию и при этом не разрушаться.
Для определения прочности металла имеются специальные средства, в частности разрывные машины, обладающие различной мощностью. При испытании того или иного образца на разрыв наступает момент, когда металл продолжает удлиняться, хотя нагрузка на него не возрастает. Отношение такой нагрузки к поперечному сечению образца – предел текучести. При дальнейшем увеличении нагрузки образец разрывается. Напряжение, при котором это происходит, называется пределом прочности, или временным сопротивлением материала.
