Кристаллизация расплава
Как из жидкой сварочной ванны получается твёрдый шов с направленной структурой
AI generated Сварочная ванна — это жидкий металл, который застывает за доли секунды. При этом кристаллы растут от кромки шва к середине, возникают , и именно здесь образуются кристаллизационные и горячие трещины. Кто понимает кристаллизацию, знает, почему середина шва — слабое место, и как его избежать.
При расплавляет основной и в жидкую сварочную ванну. То, что происходит дальше, решает качество шва: расплав застывает за доли секунды, и не как попало, а по строгим металлургическим правилам.
Кристаллизация всегда начинается в самой холодной точке — это кромка шва, то есть контакт с ещё твёрдым . Здесь, на линии сплавления, образуются первые зародыши. Поскольку тепло отводится наружу, кристаллы растут от обеих кромок перпендикулярно линии сплавления в направлении середины шва. Возникают длинные, столбчатые кристаллы — . В середине шва обе фронта роста встречаются.
Именно это место — ахиллесова пята. При встрече растущие кристаллы толкают перед собой последние загрязнения и легкоплавкие составляющие — они собираются в середине как . Эта осевая ликвация — классическая зона для и , потому что там концентрируются вредные элементы, такие как сера и фосфор, и шов при усадке находится под растягивающим напряжением.
Вторая проблема — это — температурный диапазон между началом и концом затвердевания. Чистые металлы и эвтектики затвердевают при фиксированной температуре, сплавы — в диапазоне. Чем шире этот интервал, тем скорее образуется кашеобразное переходное состояние, в котором могут возникнуть трещины. Поэтому некоторые стали (с высоким содержанием серы/фосфора) особенно склонны к трещинам.
У тебя есть два рычага против . Первый — состав: присадка с небольшим количеством (для нержавеющих сталей) или чистые, малосернистые присадки делают безвредной. Второй — геометрия: слишком глубокая, узкая сварочная ванна (глубокое проплавление) заставляет кристаллы расти прямо навстречу друг другу и вдавливать все загрязнения в середину. Более широкая ванна или колебания распределяют фронт кристаллизации и смягчают середину.
Также в прилегающей зависит от кристаллизации: сварочная ванна отдаёт столько тепла, что рядом укрупняет зерно. Крупные зёрна мягче и более склонны к трещинам — ещё одна причина держать под контролем ввод тепла.