Hình thành lớp ngăn
Hình thành lớp ngăn là sự tạo thành các pha liên kim giòn (ví dụ Fe2Al5) ngay trong vùng nối khi nhôm và thép cùng nóng chảy trong thời gian ngắn khi hàn. Lớp cứng, dễ nứt này ngăn cách hai vật liệu và vỡ ngay khi chịu tải.
Cơ chế tác động lý-hóa
Tại bề mặt phân giới giữa nhôm lỏng và thép rắn, các nguyên tử sắt và nhôm khuếch tán vào nhau. Khi nguội đi, các pha liên kim giòn như FeAl3 hoặc Fe2Al5 hình thành. Các pha này có cấu trúc tinh thể rất trật tự, không có mặt trượt và đạt độ cứng tới 1000 HV. Chiều dày lớp tăng theo nhiệt độ và thời gian tiếp xúc theo hàm mũ. Nguội nhanh sẽ đông cứng một lớp mỏng nhưng cứng.
Ý nghĩa luyện kim & rủi ro khi hàn
Lớp giòn gần như không có khả năng biến dạng. Dưới ứng suất co ngót khi nguội, các vết nứt xuất hiện ngay dọc theo lớp. Mối nối sẽ hỏng ngay cả khi tải trọng nhỏ. Từ chiều dày lớp khoảng 10 µm trở lên, toàn bộ mối hàn trở nên vô dụng. Sự giãn nở nhiệt khác nhau giữa nhôm và thép tạo thêm ứng suất. Lỗ rỗ có thể hình thành nếu oxit hoặc độ ẩm bị giữ lại trong vùng nối.
Thực hành xưởng & hướng dẫn thao tác
Chỉ có thể giảm thiểu sự hình thành lớp ngăn cách, không thể ngăn chặn hoàn toàn. Giữ thời gian tiếp xúc bể hàn dưới 0,5 giây. Hạn chế đưa nhiệt vào bằng cách dùng hồ quang ngắn, tốc độ hàn cao và dòng điện thấp. Mục tiêu là chiều dày lớp liên kim dưới 5 µm. Sử dụng miếng chuyển tiếp bằng nhôm-thép hàn nổ hoặc dùng hàn ma sát hoặc hàn laser với kiểm soát năng lượng chính xác. Làm sạch kỹ bề mặt nối và loại bỏ lớp oxit. Tránh nung nóng trước thép vì nhiệt làm tăng tốc khuếch tán.