熔池的凝固
液态熔池如何变成坚固、有方向性的焊缝
AI generated 熔池是液态金属，在几分之一秒内凝固。此时晶体从焊缝边缘向中心生长，形成，凝固裂纹和热裂纹正是在这里产生。理解了凝固，你就知道为什么焊缝中心是薄弱点——以及如何避免它。
在时，将母材和熔化成一个液态熔池。接下来发生的事决定了焊缝质量：熔池在几分之一秒内凝固，而且不是随便凝固，而是遵循严格的冶金规律。
凝固总是从最冷的地方开始——那就是焊缝边缘，也就是与仍为固态的接触处。在这里，在熔合线上，形成了第一批晶核。由于热量向外散失，晶体从两侧边缘垂直于熔合线向焊缝中心生长。于是形成了长长的柱状晶体——即。在焊缝中心，两个生长前沿相遇。
正是这个位置是致命弱点。相遇时，生长中的晶体会把最后的杂质和低熔点成分推到自己前面——它们在中心聚集形成。这种中心偏析是和的典型区域，因为那里富集了硫和磷等有害元素，而且焊缝在收缩时承受拉应力。
第二个问题是——即凝固开始与结束之间的温度范围。纯金属和共晶体会在固定温度凝固，而合金则在一个温度区间内凝固。这个区间越宽，越容易形成糊状过渡状态，从而可能产生裂纹。因此，某些钢种（硫/磷含量高）特别容易开裂。
你有两个手段来对抗。第一是成分：含有少量的填充金属（用于不锈钢）或干净、低硫的填充金属能使无害。第二是几何形状：过深、过窄的熔池（熔深比过大）迫使晶体直接相互生长，把所有杂质挤到中心。较宽的熔池或摆动可以分散凝固前沿，缓解中心问题。
随后的中的也取决于凝固：熔池释放大量热量，使旁边的晶粒粗化。粗大的晶粒更软、更容易开裂——这也是控制热输入的另一个原因。