تجمد المصهور — علم المواد

عند ، يُذيب المعدن الأساسي و إلى بركة لحام سائلة. ما يحدث بعد ذلك يحدد جودة الدرزة: يتجمد المصهور في أجزاء من الثانية، وليس بشكل عشوائي، بل وفق قواعد معدنية ثابتة.

يبدأ التجمد دائماً عند أبرد نقطة — وهي جانب الدرزة، أي نقطة التلامس مع الذي لا يزال صلباً. هنا، عند خط الانصهار، تتشكل أولى النوى. ولأن الحرارة تتدفق نحو الخارج، تنمو البلورات من كلا الجانبين عمودياً على خط الانصهار باتجاه منتصف الدرزة. تتكون بلورات طويلة عمودية الشكل — وهي . وفي منتصف الدرزة تلتقي جبهتا النمو.

هذه النقطة بالتحديد هي نقطة الضعف. عند التقاء البلورات النامية تدفع أمامها آخر الشوائب والمكونات منخفضة الانصهار — فتتجمع في الوسط كـ. هذا الانفصال المركزي هو المنطقة الكلاسيكية لـ و، لأن عناصر ضارة مثل الكبريت والفوسفور تتركز هناك، وتكون الدرزة عند الانكماش تحت إجهاد شد.

المشكلة الثانية هي — النطاق الحراري بين بداية التجمد ونهايته. المعادن النقية واليوتكتيكات تتجمد عند درجة حرارة ثابتة، أما السبائك فتتجمد عبر نطاق. وكلما اتسع هذا النطاق، زاد احتمال تشكل حالة انتقالية عجينية يمكن أن تنشأ فيها شقوق. لذلك فإن بعض أنواع الفولاذ (التي تحتوي على نسبة عالية من الكبريت/الفوسفور) تكون عرضة للشقوق بشكل خاص.

لديك رافعتان ضد . أولاً التركيب: معدن حشو يحتوي على بعض (في الفولاذ المقاوم للصدأ) أو معدن حشو نظيف منخفض الكبريت يُبقي غير ضار. ثانياً الهندسة: بركة لحام عميقة وضيقة جداً (نسبة اختراق عميقة) تُجبر البلورات على النمو مباشرة نحو بعضها البعض وضغط كل الشوائب في الوسط. البركة الأوسع أو التذبذب يوزع جبهة التجمد ويخفف من حدة الوسط.

كذلك في المجاورة يعتمد على التجمد: بركة اللحام تطلق حرارة كافية لتخشين حبيبات المجاور. الحبيبات الخشنة أكثر ليونة وأكثر عرضة للشقوق — وهذا سبب إضافي لإبقاء إدخال الحرارة تحت السيطرة.