Основные параметры термического цикла сварки ниобия со сталью — температура и продолжительность нагрева — оказывают решающее влияние на структуру и форму металла шва, а следовательно, и на механические свойства сварного соединения. Швы с прослойками имеют более плавные переходы к основному металлу и отличаются малыми значениями краевых углов смачивания и меньшей высотой шва, а также большей площадью контакта металла шва с поверхностью ниобия. Особенно это касается сварки уголка металлического.
Изменение структуры и параметров сварного шва оказывает влияние на механические свойства сварного соединения. Схватывание в отдельных точках происходит при краевом угле смачивания 0 — 140°. Однако временное сопротивление соединений при этом очень низкое (—50 МПа). Более прочные химические связи атомов стали с ниобием появляются при краевом угле ПО—120°, что соответствует температуре нагрева ниобия в зоне контакта (~ 1100°С). Максимальное значение временного сопротивления обеспечивается при значении краевого угла 50—60°, что соответствует нагреву ниобия до температуры 1450—1500 °С. При этом количество растворенного ниобия в жидкой стали достигает почти предельного значения, при котором в процессе кристаллизации металла шва начинается выделение отдельных кристаллов интерметаллидов.
При дальнейшем увеличении вводимой теплоты при кристаллизации образуется сплошная прослойка интерметаллидов, которая резко снижает временное сопротивление сварного соединения.
Таким образом, для оценки качества сварного соединения можно воспользоваться значением краевого угла смачивания, отражающего изменение структуры и геометрических параметров шва. Наибольшее значение временного сопротивления (530—550 МПа) имеют соединения, у которых краевые углы смачивания 45—70°. При данной форме шва толщина интерметаллической прослойки не превышает 2 мкм.
