Образование трещин и газовых пор в металле шва

В процессе кристаллизации сварочной ванны в металле шва возможно образование трещин. По расположению относительно оси шва они могут быть продольными и поперечными, в зави­симости от величины — микро - и макроскопическими (первые из них обнаруживаются с помощью микроскопа, а вторые — невоору­женным глазом); в зависимости от температур, при которых они образуются, трещины разделяют на две группы: горячие (высоко­температурные) и холодные (низкотемпературные). Механизм их возникновения различен.

Горячие трещины представляют собой хрупкие межкристал­лические разрушения металла шва и околошовной зоны, возникающие в процессе кристаллизации в твердо-жидком состо­янии, а также при высоких температурах в твердом состоянии. Трещины, как правило, располагаются по границам кристаллитов и вызывают межкристаллическое разрушение. Объясняется это тем, что при затвердевании металла шва в процессе первичной кристаллизации между кристаллитами располагаются жидкие прос­лойки, имеющие небольшую температуру плавления. Если возни­кающие в это время в металле растягивающие внутренние напря­жения (вследствие линейной усадки при охлаждении) будут доста­точно велики, то по этим прослойкам произойдет разрушение с образованием трещины. Если же процесс полного затвердевания расплава заканчивается до появления больших растягивающих на­пряжений, то горячие трещины не образуются. Образованию горя­чих трещин способствует содержание в металле шва примесей — серы, фосфора и др. Так, сера образует легкоплавкий сулъфиджелеза FcS, располагающийся при кристаллизации по границам зерен и увеличивающий вероятность образования трещин. На образовании трещин сказываются также форма и схема кристаллизации свароч­ной ванны. Узкие швы с глубоким проплавлением более склонны к образованию трешин, чем широкие швы с небольшим проплав­лением. Для уменьшения опасности образования горячих трещин применяют следующие меры: используют сварочные материалы с минимальным содержанием серы, углерода, фосфора; повышают в металле шва содержание марганца, который связывает серу в более тугоплавкое соединение—сульфид марганца; проводят рафини­рование (очистку) расплава ванны от серы с помощью введения компонентов, содержащих кальций.

Холодные трещины в структуре металла располагаются как по границам, так и по телу зерен. Поэтому они представляют собой внутрикристаллические разрушения. Холодные трещины в сварных соединениях образуются при температурах 200—300°С. Чаще всего они образуются в швах при сварке закаливающихся сталей. На склонность металла к образованию холодных трещин оказывают влияние повышенное содержание углерода и элементов, облегча­ющих закалку, наличие в шве водорода, загрязнение фософором, быстрое охлаждение и наличие в швах внутренних напряжений - С целью уменьшения склонности метаїла к образованию холодных трещин применяют следующие меры: используют материалы с минимальным содержанием фосфора, уменьшают насыщение сва­рочной ванны водородом и азотом, принимают меры для умень­шения внутренних напряжений.

Поры в сварных швах возникают при первичной кристал­лизации метаїла сварочной ванны в результате выделения газов.

Поры представляют собой полости в швах, заполненные газом, имеющие сферическую, вытянутую или более сложные формы. Поры могут располагаться по оси шва, его сечению или' вблизи границы сплавления. Они могут быть скрытыми в металле или выходить на поверхность, располагаться цепочками, отдельными группами или одиночно, могут быть микроскопическими и круп ными ( до 4—6 мм в диаметре). Поры при сварке в основном возникают за счет газов водорода, азота и оксида углерода, образу­ющихся в результате химических реакций с выделением газовых продуктов, выделения газов в связи с разной растворимостью их в жидком и твердом металле, захватом газа из окружающей среды при кристаллизации сварочной ванны.

Для уменьшения пористости необходимы тщательная подготовка поверхности основного и присадочного металлов под сварку (очистка от ржавчины, масла, влаги, прокалка и т. д.), надежная защита зоны сварки от воздуха, введение в сварочную ванну элементов-раскислителей (из основного металла, сварочной проволоки, покрытия, флюса), стабильное соб - л юденис режимов сварки.

Комментарии закрыты.