В отличие от кристаллизационных трещин, полигонизацион - иые, или подсолидусные, трещины возникают не по первичным границам кристаллов, а по участкам, где сосредоточены несо­вершенства кристаллической решетки,— полигонизационным границам.

Исследования [146, 147] показали, что новые, или вторич­ные, границы, не совпадающие с первичными дендритными фор­мами, образуются при кристаллизации металлов, не претер­певающих полиморфных превращений. Возникновение этих границ объясняется полигонизацией — возникновением сте­нок дислокаций под действием усадочных и термических на­пряжений при очень высоких температурах, близких к соли - дусу.

В процессе полигонизации линейные дислокации, движу­щиеся вначале в плоскостях скольжения, затем выходят из плоскости и образуют вертикальные стенки. Связь полигони - зации с процессами скольжения приводит к неравномерности развития процесса полигонизации в отдельных кристаллитах. В большей мере подвержены полигонизации кристаллиты, благоприятно расположенные для скольжения.

Поскольку дислокации при восхождении перемещаются на небольшие расстояния, скорость полигонизации может быть довольно большой. Развитию сетки полигонизационных гра­ниц препятствуют включения избыточных фаз, в силу чего эти границы развиваются после затвердевания только в однофаз­ных сплавах и чистых металлах, кристаллизующихся в узком интервале температур.

Полигонизационные границы, которые в литом металле, по-видимому, будут отличаться значительной рыхлостью, могут стать местом образования трещин. Процесс образования полигонизационных трещин довольно хорошо описывается моделью, предложенной е работе [286]. Согласно этой модели возникновение зародышевых трещин при высоких температу­рах является следствием выделения вакансий на границах, перпендикулярных действию растягивающих напряжений.

В условиях сварки металл сварного шва пересыщен вакан­сиями благодаря неравновесной кристаллизации металла сва­рочной ванны, исчезновению дислокаций в ходе миграции границ зерен, генерированию вакансий у границ, перпендику­лярных действию напряжений. Однако наличие вакансий еще не является обязательным условием образования зародыше­вых трещин. Необходимое условие из образования — меж - зеренное проскальзывание, которое приводит к раскрытию ступенек на границах существующих в металле микрополо­стей. Последние, достигнув при проскальзывании критического размера, в дальнейшем развиваются как трещины.

Помимо межзеренного проскальзывания в образовании полигонизационных трещин важнуюрольиграет процесс миг­рации границ зерен. Рассмотрим, какие факторы влияют на миграцию границ и межзеренное проскальзывание.

Как показали исследования [286], величина проскальзыва­ния в значительной мере зависит от ориентации границ отно­сительно оси шва и возрастает с увеличением диаметра зерна. Миграция практически не зависит от размеров зерна и проис­ходит в направлении, совпадающем с потоком вакансий.

На процессы проскальзывания и миграции влияет наличие легирующих примесей в металле. Добавки легирующих компо­нентов уменьшают скорость миграции границ, причем, чем больше различие в атомных радиусах растворителя и раство­ренного компонента, тем заметнее снижается подвижность границы. Подобное влияние должно увеличить вероятность

образования зародышевой трещины. Это объясняется тем, что при миграции границы с большой скоростью переход ее в но­вые положения, лишенные искажений, снижает вероятность межкристаллитного разрушения.

Однако введение легирующих добавок, помимо снижения скорости миграции границ, способствует вследствие уменьше­ния скорости выделения вакансий по границам или создания неровных зубчатых границ кристаллов снижению величины проскальзывания. Последнее является причиной уменьшения опасности образования полигонизационных трещин. Поэтому в зависимости от того, на какой из процессов (миграцию или межзеренное проскальзывание) больше повлияет введение в металл легирующих компонентов, будет определяться и ве­роятность образования зародышей полигонизационных трещин.

Влияние примесей на процесс образования полигонизаци­онных трещин может быть связано и с изменением величины поверхностной энергии вскрывающейся трещины при разруше­нии межкристаллитных поверхностей.

Рассматривая влияние примесей на процесс образования полигонизационных трещин, необходимо отметить еще одну особенность. Введение в металл примесей, сильно искажающих кристаллическую решетку и тем самым увеличивающих плот­ность несовершенств, приводит к ускорению процесса поли - гонизации.

В условиях сварки на процесс полигонизации можно воздей­ствовать также изменением скорости охлаждения. Увеличение скорости охлаждения в области высоких температур приводит к снижению скорости процесса полигонизации. Однако при этом нельзя забывать, что повышение скорости охлаждения обычно вызывает увеличение растягивающих напряжений, ко­торые могут привести к образованию трещин по полигониза - ционным границам. Этого можно в какой-то мере избежать, если охлаждать не все соединение, а только хвостовую часть сварочной ванны, например, за счет введения в нее независимой присадочной проволоки.

Полностью подавить процесс полигонизации можно путем образования второй высокотемпературной фазы, равномерно распределенной по шву.

В заключение отметим, что, поскольку полигонизационные трещины характерны лишь для небольшого класса металлов (однофазные сплавы и чистые металлы), этот вид дефектов срав­нительно редко встречается в сварных швах.