La solidification du bain de fusion
Comment le bain de fusion liquide devient une soudure solide et directionnelle
AI generated Le bain de fusion est du métal liquide qui se solidifie en une fraction de seconde. Des cristaux poussent depuis le flanc de la soudure vers le centre, des se forment, et c'est là que naissent les fissures de solidification et les fissures à chaud. Comprendre la solidification, c'est comprendre pourquoi le centre de la soudure est le point faible — et comment l'éviter.
Lors du , l' fait fondre le métal de base et le en un bain de fusion liquide. Ce qui se passe ensuite détermine la qualité de la soudure : le bain se solidifie en une fraction de seconde, et pas n'importe comment, mais selon des règles métallurgiques bien précises.
La solidification commence toujours à l'endroit le plus froid — c'est le flanc de la soudure, c'est-à-dire le contact avec le encore solide. C'est ici, sur la ligne de fusion, que se forment les premiers germes. Comme la chaleur s'évacue vers l'extérieur, les cristaux poussent depuis les deux flancs perpendiculairement à la ligne de fusion vers le centre de la soudure. Il se forme de longs cristaux en colonnes — les . Au centre de la soudure, les deux fronts de croissance se rencontrent.
C'est précisément cet endroit qui est le talon d'Achille. Lors de la rencontre, les cristaux en croissance poussent devant eux les dernières impuretés et les composants à bas point de fusion — ils s'accumulent au centre sous forme de . Cette ségrégation centrale est la zone classique des et des , car des éléments nocifs comme le soufre et le phosphore s'y concentrent et la soudure est soumise à une contrainte de traction lors du retrait.
Un deuxième problème est l' — la plage de température entre le début et la fin de la solidification. Les métaux purs et les eutectiques se solidifient à une température fixe, les alliages sur une plage. Plus cet intervalle est large, plus il se forme un état pâteux intermédiaire dans lequel des fissures peuvent apparaître. C'est pourquoi certains aciers (à haute teneur en soufre/phosphore) sont particulièrement sensibles aux fissures.
Tu as deux leviers contre les . Premièrement, la composition : un métal d'apport avec un peu de (pour les aciers inoxydables) ou des métaux d'apport propres et pauvres en soufre rend la inoffensive. Deuxièmement, la géométrie : un bain de fusion trop profond et étroit (rapport de pénétration élevé) force les cristaux à se développer directement l'un vers l'autre et à pousser toutes les impuretés vers le centre. Un bain plus large ou un mouvement de balancement répartit le front de solidification et désamorce le centre.
La dans la adjacente dépend aussi de la solidification : le bain de fusion libère tellement de chaleur que le à côté grossit. Les gros grains sont plus mous et plus sensibles aux fissures — une raison de plus pour maîtriser l'apport de chaleur.