ТЕОРИЯ сварочных процессов

Ликвационная неоднородность в металле шва

Ликвацией называется возникающее при неравновесной кри­сталлизации неравномерное распределение элементов, химических соединений и других составляющих в металле. Она контролирует­ся диффузией в жидкой фазе. К числу сильно ликвирующих эле­ментов относятся кислород, углерод, сера и фосфор.

В металле шва наблюдаются преимущественно два вида ликва­ции - дендритная и зональная. В свою очередь, дендритная ликва­ция может быть двух видов: внутри - и межкристаллитная. Приро­да внутрикристаллитной ликвации связана с наличием у сплава температурного интервала кристаллизации и с различной для цен­тральной и периферийной частей кристалла степенью обогащения ликвирующей примесью. В первую очередь кристаллизуется ме­талл вдоль осей будущих кристаллов, он содержит минимальное количество примесей и близок по составу к исходному. При сни­жении температуры оси будущих кристаллов обрастают кристал­лизующимся металлом, и эти участки постепенно обогащаются примесями, которые особенно сильно насыщают последние пор­ции кристаллизующегося металла.

Межкристаллитная ликвация является результатом оттесне­ния к границам растущих кристаллов различных легкоплавких эв - тектик и примесей, создающих межкристаллитные прослойки. Особую опасность представляют располагающиеся здесь легко­плавкие эвтектики типа сернистых и силикатных, вызывающие горячие микротрещины.

Зональная ликвация вызывается неодновременной кристаллиза­цией периферийной и центральной частей шва. По мере роста кри­сталлитов остающаяся жидкость оттесняется в центральную область шва и оказывается наиболее загрязненной различными вредными примесями. Этот участок шва называют зоной «слабины». Она вы­является при ударной нагрузке. Весьма заметна зональная ликвация в однослойных швах большого сечения в глубоких сварочных ван­нах, где возникает плоская схема кристаллизации (см. рис. 9.32).

Ликвация в сварных швах (особенно зональная и межкристал­литная дендритная) снижает механические свойства металла, так как ослабляет связь между кристаллитами, и служит одной из при­чин появления кристаллизационных трещин.

Для уменьшения химической неоднородности и повышения стойкости металла к образованию кристаллизационных трещин следует оптимизировать соотношение между глубиной Н и ши­риной В сварочной ванны. Коэффициент формы ванны

у = В/Н

зависит от многих факторов - способа и режима сварки, состава металла, сварочных материалов и т. д. Узкая глубокая сварочная ванна (|/ < 2) создает неблагоприятную схему кристаллизации ме­

талла, когда кристаллы, растущие по нормали к поверхности ох­лаждения, срастаются передними гранями в центральной части шва.