Termički ciklus osnovnog metala pri zavarivanjuPromena temperature u funkciji vremena, u svim

tačkama tela koje se nalaze u temperaturskom polju, naziva se temperaturskim ciklusom, koji je određen opštim izrazom:

T=T(x0,yo,zo,t)gde su: xo,yo,zo, - kordinate razmatrane tačke, a t –

vremeTemeraturski ciklus može biti: prost i složenNa slici a prikazan je prost ciklus za jednoslojno

zavarivanjeNa slici b je složen ciklus prvog sloja višeslojnog

zavarivanja

Na slici je prikazan termički ciklus zone uticaja toplote pri sučeonom zavarivanju ugljeničnog čelika: a) Shema šava i izoterma toplotnog polja; b) raspored maksimalnih temperatura u poprečnom preseku; c)termički ciklus tačaka od 1 do 4, gde tačka 1 dostiže tem. topljenja, tačka 2 je iznad Ac3, tačka 3 dostiže temperaturu Ac3, a tačka 4 temperaturu Ac1.

Temperaturni maksimum tačaka 2,3 i 4 su pomereni u smeru zakašnjavanja prema 1, najbližoj tački uz šav.

Sa slike može se uočiti da toplotni ciklus materijala u blizini tačke 1,( u blizinu zone topljenja), zagrevanje najduže, a brzina hlađenja najveća. U toj zoni porast zrna austenita može da bude znatan, što utiče na mehaničke osobine metala.

Toplotni ciklus je ovde dakle sredstvo za ocenu uticaja parametara zavarivanja na promene strukture osnovnog materijala. Toplotni ciklus pokazuje osnovne parametre za procenu metaluških posledica zagrevanja i hlađenja, tako na primer: najvišu dostignutu temperaturu, brzinu zagrevanja, vreme boravka iznad Ac3, brzinu hlađenja u zoni najmanje otpornosti austenita prema razlaganju.

Na slici su date vrednosti termički ciklus ugljeničnog i niskolegiranog čelika, gde je tz´- vreme zagrevanja iznad Ac3,

tz´´- vreme hlađenja do temperature Ac3, tz- ukupno vreme boravka iznad Ac3, th- je vreme hlađenja u oblasti 700-500°C

wz,wh- brzina zagrevanja odnosno hlađenja.

Osnovni metal u zoni uticaja toplote zavarivanja podleže svojevrsnoj toplotnoj obradi, koja se razlikuje od termičke obrade za povećanje tvrdoće. Struktura metala u toj zoni menja se u zavisnosti od termičkog ciklusa zagrevanja i hlađenja, ona će pri istom termičkom ciklusu zavisiti i od hemiskog sastava metala, prethodnoj termičkoj i mehaničkoj obradi. Kako se temperaturno polje brzo menja, to će i različite zapremine matala na različitom udaljenju, na primer od ivice topljenja, imati različite strukture, što opet znači da će zavareni spoj predstavljati skup raznorodnih struktura i mehaničkih osobina, to jest biće heterogen.

Da bi se ovladalo mehanizmom promene strukture pri zavarivanju treba ustanoviti:

1. Toplotni ciklus zavarivanja u zoni uticaja toplote, i on zavisi od uslova:

- režima zavarivanja- geometrijskih faktora komada koji se zavaruje- temperature predgrevanja, ili - uslova okoline u kojoj se zavaruje.2. uticaj različitih toplotnih ciklusa na strukturu i

mehaničke osobine u zoni uticaja temperature.Različite vrste zavarivanja, usled specifičnih

parametara zavarivanja, daju različite termičke cikluse, pa prema tome i različite posledice za zonu uticaja toplote.

Na slici je prikazano upoređenje toplotnog ciklusa pri zavarivanju i pri termičkoj obradi za različite čelike.

Tmax – najviša temperatura, Trz- temperatura max porasta zrna, tz´- vreme zagrevanja iznad Ac3, tz´´-vreme hlađenja do Ac3, tn-ukupno vreme zagrevanja, tv-vreme zadržavanja iznad Ac3 pri termičkoj obradi.

Pri toplotnoj obradi reguliše se brzina zagrevanja do temperature homogenizacije, vreme zadržavanja, brzina hlađenja, temperatura međuzadržavanja i ostalo, tako da se dobije željena struktura.