Sulan jähmettyminen
Miten nestemäisestä hitsisulasta tulee kiinteä, suunnasta riippuvainen sauma
AI generated Hitsisula on nestemäistä metallia, joka jähmettyy sekunnin murto-osissa. Silloin kiteet kasvavat sauman kyljeltä kohti keskustaa, syntyy, ja juuri täällä muodostuvat jähmettymis- ja kuumahalkeamat. Jähmettymisen ymmärtävä tietää, miksi sauman keskusta on heikko kohta — ja miten sen välttää.
Kun , sulattaa perusaineen ja nestemäiseksi hitsisulaksi. Se, mitä sen jälkeen tapahtuu, ratkaisee sauman laadun: sula jähmettyy sekunnin murto-osissa, eikä miten tahansa, vaan tiukkojen metallurgisten sääntöjen mukaan.
Jähmettyminen alkaa aina kylmimmästä kohdasta — se on sauman kylki eli kosketus vielä kiinteään . Täällä, sulamisrajalla, syntyvät ensimmäiset kiteet. Koska lämpö virtaa ulospäin, kiteet kasvavat molemmilta kyljiltä kohtisuoraan sulamisrajaa vastaan kohti sauman keskustaa. Syntyy pitkiä, pylväsmäisiä kiteitä — . Sauman keskellä kaksi kasvurintamaa kohtaavat toisensa.
Juuri tämä kohta on akilleenkantapää. Kohdatessaan kasvavat kiteet työntävät edellään viimeiset epäpuhtaudet ja matalassa lämpötilassa sulavat aineosat — ne kerääntyvät keskelle . Tämä keskustan segregaatio on klassinen vyöhyke ja , koska siellä haitalliset alkuaineet kuten rikki ja fosfori ovat rikastuneet ja sauma on kutistuessaan vetojännityksen alaisena.
Toinen ongelma on — lämpötila-alue jähmettymisen alun ja lopun välillä. Puhtaat metallit ja eutektiset seokset jähmettyvät kiinteässä lämpötilassa, metalliseokset taas alueella. Mitä leveämpi tämä väli on, sitä herkemmin syntyy puuromaista siirtymätilaa, jossa halkeamia voi muodostua. Siksi jotkin teräkset (korkea rikki- ja fosforipitoisuus) ovat erityisen alttiita halkeamille.
Sinulla on kaksi keinoa vastaan. Ensinnäkin koostumus: Lisäaine, jossa on hieman (ruostumattomilla teräksillä) tai puhdasta, vähärikkistä lisäainetta, pitää vaarattomana. Toiseksi geometria: Liian syvä ja kapea hitsisula (syvä tunkeumasuhde) pakottaa kiteet kasvamaan suoraan toisiaan vasten ja puristaa kaikki epäpuhtaudet keskelle. Leveämpi sula tai heiluttaminen jakaa jähmettymisrintaman ja lieventää keskustaa.
Myös sitä seuraavalla (HAZ) riippuu jähmettymisestä: Hitsisula luovuttaa niin paljon lämpöä, että viereinen karkeutuu. Karkeat kiteet ovat pehmeämpiä ja alttiimpia halkeamille — vielä yksi syy pitää lämmöntuonti hallinnassa.