10. Горячие трещины при сварке. Механизм их образования. Способы борьбы.
Горячие трещины- это хрупкие межкристаллические разрушения металла шва и околошовной зоны, возникающие в твердожидком состоянии в процессе кристаллизации, а также при высоких температурах в твердом состоянии. Они извилисты, в изломе имеют темный цвет, сильно окислены, распространяются по границам зерен. По современным представлениям горячие трещины вызываются действием двух факторов: наличием жидких прослоек между зернами в процессе кристаллизации и деформациями укорачивания.
Образование горячих трещин происходит при воздействием факторов, которые могут быть выделены в две группы.
1гр. вкл. в себя металлургические факторы, зависящие от предрасположенности того или иного сплава к горячим трещинам, что определяется характером диаграммы состояния свариваемых сплавов, свойствами кристаллизующихся фаз.
2гр. факторов зависит от конструктивно-технологических условий сварки. Их действия проявляются в виде напряжений и деформаций, действующих в период кристаллизации.
Механизм образования горячих трещин заключается в следующем. Расплавленный металл шва после удаления источника нагрева начинает охлаждаться. При температуре ликвидуса в шве появляются кристаллы, разделенные между собой жидкими прослойками. Что приводит к снижению деформационной способности системы и ее хрупкому разрушению, обусловленному наличием возросших к этому моменту напряжений.
Причинами образования горячих трещин при сварке являются:
большое количество вредных примесей (особенно серы и фосфора) в металле свариваемых заготовок;
наличие в металле шва элементов, образующих химические соединения с низкой температурой затвердевания (хром, молибден, ванадий, вольфрам, титан), нарушающие связь между зернами;
жесткое закрепление свариваемых заготовок или повышенная жесткость сварного узла, затрудняющая перемещение заготовок при остывании.
Меры борьбы с горячими трещинами
Для уменьшения вероятности образования горячих трещин следует устранить или ослабить влияние факторов, вызывающих их, таких как растягивающие напряжения и жидкие межкристаллические прослойки.
Уменьшение растягивающих напряжений может быть достигнуто выбором наиболее рациональной конструкции соединения, обеспечением более свободного укорочения металла шва и отдалением момента возникновения растягивающих напряжений - применением подогрева изделия.
Скорость нарастания растягивающих напряжений тем меньше, чем больше подогрето изделие и чем ниже скорость охлаждения металла, но все же возможности устранения трещин за счет ослабления растягивающих напряжений крайне ограничены.
Поэтому чаще всего применяются металлургические и технологические меры по устранению межкристаллических прослоек, к которым можно отнести:
1) использование основного металла и сварочной проволоки с минимальным содержанием серы, углерода и максимальным содержанием марганца; 2) введение в сварочную ванну определенных количеств алюминия и титана для связывания серы; 3) уменьшение доли основного металла в металле шва и др.