При высоких температурах в металле шва и зоне термического влияния возникают горячие трещины. Поверхность излома горячих трещин имеет матово-желтоватый цвет, а в случае попадания воздуха в трещину поверхность покрывается окислами коричневато-синеватого цвета.
Главной причиной образования горячих трещин является потеря способности металла к деформации. В процессе сварки кристаллизующийся металл шва находится под воздействием растягивающих напряжений, возникающих и развивающихся в сварном соединении вследствие несвободной усадки шва и охлаждаемых участков неравномерно нагретого основного металла. Под действием этих напряжений металл шва деформируется, а при недостаточной деформационной способности — разрушается. Хрупкое межкристаллическое разрушение (образование горячих трещин) происходит, если напряжения при охлаждении нарастают интенсивнее, чем межкристаллическая прочность металла шва. При менее интенсивном росте напряжений сварные швы не разрушаются.
При кристаллизации металлы проходят стадию твердо-жидкого состояния. При объеме жидкой фазы, достаточном для свободного ее перемещения в промежутках между растущими кристаллами, пластичность двухфазного металла высока, так как полностью определяется свойствами жидкости. С увеличением объема твердой фазы циркуляция жидкости постепенно затрудняется и после образования каркаса кристаллитов полностью прекращается. Деформация металла в этом состоянии приводит к хрупкому разрушению по межкристаллическим прослойкам, в которых еще не закончен процесс кристаллизации. Пластичность металла падает до малых значений (десятые доли процента), и сопротивление разрушению становится ничтожным.
В процессе дальнейшего охлаждения вязкость и поверхностное натяжение прослоек повышаются, а их прочность возрастает до таких значений, которые оказываются выше критического значения скалывающих напряжений металла кристаллитов. При этом металл деформируется за счет внутрикристаллических сдвигов, вследствие чего пластичность резко возрастает, а характер разрушения вместо межкристаллического становится внутрикристаллическим.
Изменение прочности и пластичности металла при кристаллизации и последующем охлаждении происходит в определенном температурном интервале. Минимальные значения этих показателей соответствуют температурному интервалу хрупкости ТИХ. Наименьшая пластичность металла δmin в этом интервале температур обычно приходится на завершающую стадию процесса кристаллизации. Разность между наименьшей пластичностью δmin и линейной усадкой сплава в температурном интервале хрупкости характеризует запас пластичности A = δmin—ε или запас его деформационной способности. При сварке деформация Δ металла шва в процессе кристаллизации определяется не только его усадкой ε, но и усадкой прилегающих к нему участков основного металла. В зависимости от формы, размеров, жесткости сварного соединения, режимов и технологии сварки, деформация Δ металла шва к концу процесса кристаллизации может оказаться меньше, равной либо больше δmin. В последних двух случаях образование горячих трещин будет неизбежным.
Таким образом, чувствительность сварного соединения к образованию горячих трещин зависит от трех факторов: температурного интервала хрупкости, пластичности в этом интервале, темпа нарастания деформации.
Чем меньше температурный интервал хрупкости, чем больше минимальная пластичность в этом интервале, чем меньше скорость деформации, тем выше запас деформационной способности сварного соединения и вероятность образования горячих трещин меньше.
Twitter
Вконтакте
Livejournal
Facebook
Мой Мир
Google Buzz
Gmail