filebar
Методические пособия по сварочным работам

Образование горячих трещин

В рассмотренных системах алюминиевых сплавов уже при весьма малых скоростях охлаждения (0,5—2 град!мин) наблюдается сильный сдвиг границы появления второй фазы в сторону меньших концентраций легирующего элемента (табл. 23). В системе Al—Cu включения второй фазы появляются при добавлении к алюминию всего лишь 0,1% легирующего элемента; это свидетельствует о том, что уже при сравнительно небольших скоростях охлаждения сплавы Al—Cu далеки от равновесия.

Кристаллизацию металла при полностью или частично подавленной диффузии в твердой фазе и при полностью протекающей разделительной диффузии и выравнивании состава жидкости по объему называют неравновесной избирательной или диффузионной кристаллизацией. По мере увеличения скорости охлаждения наряду с подавлением диффузии в твердой фазе начнет подавляться разделительная диффузия.

При определенной величине переохлаждения исходного расплава из него могут образовываться кристаллы твердого раствора одинакового с ним состава. Такая кристаллизация, не сопровождающаяся перераспределением атомов между сосуществующими фазами, получила название бездиффузионной.
Используя кривые термодинамических потенциалов для твердой и жидкой фаз, на диаграмму состояния можно нанести линии T1—T0 и T2—T0, представляющие собой геометрическое место точек T0, в которых соблюдается равенство потенциалов жидкого и твердого растворов (рис. 20). При переохлаждении расплава

ниже T1-T0 термодинамический потенциал жидкой фазы оказывается выше термодинамического потенциала твердой фазы того же состава. При этом появляется возможность прохождения бездиффузионной кристаллизации и получения твердой фазы, однородной по составу, имеющей исходную концентрацию второго компонента, равную концентрации в исходной жидкости. Прохождение бездиффузионной кристаллизации возможно для сплавов, лежащих за пределами концентраций С и С".

При больших концентрациях элементов и в сплавах эвтектического типа обеспечить бездиффузионный процесс кристаллизации трудно, поскольку в этом случае нужно подавить процесс образования эвтектики, который протекает диффузионным путем и с большой скоростью.

В основу современных представлений о причинах и механизме образования горячих трещин положены представления, развитые в работах.
В процессе кристаллизации металл шва подвергается растягивающим напряжениям, возникающим вследствие несвободной усадки шва и примыкающих к нему неравномерно нагретых участков основного металла. В связи с этим металл шва подвергается пластической деформации, и для того чтобы противостоять разрушению, он должен обладать определенным запасом пластичности.

В процессе кристаллизации сплавы проходят стадию твердо- жидкого состояния, характеризующуюся наличием наряду с твердой фазой некоторого количества незакристаллизовавшейся жидкости. А. А. Бочвар ввел понятие об эффективном интервале кристаллизации. Верхней температурной границей эффективного интервала кристаллизации является температура, при которой возникает жесткий скелет дендритов. Нижней границей эффективного интервала кристаллизации является температура солидуса. Хрупкое межкристаллитное разрушение металла (возникновение горячих трещин) наиболее вероятно именно в этом интервале температур.

В период существования металла в интервале температур между солидусом и ликвидусом, т. е. в твердо-жидком состоянии, его свойства (прочность и пластичность или деформационная способность) претерпевают существенные изменения. На начальных стадиях кристаллизации при достаточно большом количестве жидкости деформационная способность сплава (пластичность) оказывается высокой, поскольку полностью определяется свойствами жидкой фазы, обладающей способностью перераспределяться в процессе деформации между растущими дендритами. Это состояние металла И. И. Новиков условно назвал жидко-твердым.

По мере увеличения твердой фазы циркуляция жидкости постепенно затрудняется и после образования жесткого каркаса кристаллов или заклинивания их в процесс деформации полностью прекращается. Деформационная способность сплава в этот момент резко падает. При нагружении сплава, находящегося в этом состоянии, происходит хрупкое разрущение по межкристал- литным прослойкам, в которых процесс кристаллизации еще не закончился.

Пластичность сплава с момента образования жесткого скелета дендритов и до момента существования жидких прослоек между ними оказывается ничтожно малой. Интервал температур, соответствующих такому состоянию сплава, названия. Н. Прохоровым температурным интервалом хрупкости (ТИХ). Понятие ТИХ не
является достаточно строгим, оно отражает лишь тот факт, что в некотором интервале температур показатели пластичности существенно снижены.
Яндекс.Метрика