Segregacja dendrytyczna
Segregacja dendrytyczna to proces, w którym niektóre metale lub stopy w ciekłym stanie krystalizują szybciej do ciał stałych niż inne. Prowadzi to do nierównych wielkości kryształów i może powodować porowatość i spadek ciągliwości.
Fizykochemiczny mechanizm działania
Segregacja podczas krzepnięcia występuje, gdy w ciekłej kałuży metalu niektóre pierwiastki lub stopy krystalizują szybciej w stałe kryształy niż inne. Często wynika to z różnej rozpuszczalności pierwiastków w stanie ciekłym i stałym. Na przykład niektóre pierwiastki mogą być silnie gromadzone w cieczy na określonych płaszczyznach kryształu, co zwiększa przyciąganie nowych jąder atomowych i zwiększa prędkość wzrostu kryształów.
Znaczenie metalurgiczne i ryzyka przy spawaniu
Segregacja podczas krzepnięcia może prowadzić do nierównych rozmiarów kryształów i nieregularnej struktury, co z kolei prowadzi do tworzenia porów i spadku ciągliwości w kałuży spawalniczej. Pory te mogą znacznie pogorszyć wytrzymałość mechaniczną spoiny i prowadzić do pęknięć lub pęknięć na gorąco. Ponadto nierówna prędkość wzrostu kryształów może prowadzić do naprężeń w strukturze, które zwiększają ryzyko pęknięcia.
Praktyka warsztatowa i instrukcje postępowania
Aby zminimalizować segregację podczas krzepnięcia, ważne jest kontrolowanie procesu topnienia tak, aby wszystkie pierwiastki krystalizowały jednocześnie i równomiernie. Można to osiągnąć przez wybór odpowiedniego stopu spawalniczego, prawidłową kontrolę temperatury i zastosowanie odpowiednich odtleniaczy. Przykładem jest użycie krzemu jako odtleniacza, który wiąże tlen, a jednocześnie reguluje prędkość wzrostu kryształów. Ważne jest również, aby proces topnienia był wystarczająco wolny, aby umożliwić jednorodne tworzenie kryształów, ale nie tak wolny, aby powstawały pory.