ТРЕЩИНЫ В СВАРНЫХ ШВАХ

Трещины — один из наиболее опасных дефектов в сварных соединениях. Различают два типа трещин — горячие и холодные-Стенки горячих трещин обычно сильно окислены, а у холод, ных трещин стенки блестящие, чистые. Отличительной особенностью горячих трещин является межкристаллитное их расположение, в то время как холодные трещины в основном проходят через тело кристаллов, т. е. имеют транскристаллитное расположение.

Горячие трещины обычно расположены в металле шва и могут образоваться в процессе кристаллизации металла и при температурах, ниже температуры солидуса для данного металла. Трещины первого вида называют кристаллизационными, второго —■ полигонизационными, или подсолидусными. Общим фактором, влияющим на образование кристаллизационных и по-лигонизационных трещин, является наличие растягивающих напряжений, возникающих в процессе охлаждения сварного соединения. Однако кристаллизационные трещины образуются в твердо-жидком металле, а полигонизационные —■ в твердом металле. Появление кристаллизационных трещин происходит в определенном интервале, который называется температурным интервалом хрупкости (ТИХ).

Величину ТИХ ориентировочно можно определить из диаграммы состояния данного сплава, считая, что с увеличением интервала кристаллизации увеличивается и эффективный интервал кристаллизации, а значит, и ТИХ. Однако такая оценка весьма приблизительная, так как при этом не учитывается влияние примесей, всегда присутствующих в технических сплавах, на свойства межкристаллитных прослоек и температуру солидуса.

Холодные трещины чаще всего возникают в околошовной зоне и реже в металле шва. Как правило, они образуются при сварке изделий из средне- и высоколегированных сталей перлитного и мартенситного классов. Однако эти трещины могут появиться и в сварных соединениях из низколегированных

сталей перлитно-ферритного и высоколегированных сталей аус-тенитного классов. Они могут иметь закалочное, водородное или смешанное происхождение.

Результаты исследований, проведенных Б. А. Мовчаном, Г. Л. Петровым, В. В. Подгаецким, Н. Н. Прохоровым, Д. М. Рабкиным, И. И. Фруминым, Дж. Борлендом и другими учеными, показали, что процесс образования горячих и холодных трещин зависит от многих факторов.

Рассмотрим, какие факторы и в какой мере влияют на процесс образования трещин в сварных швах, и начнем с кристаллизационных трещин.

1. Факторы, влияющие на образование кристаллизационных трещин

Как отмечалось, кристаллизационные трещины образуются под действием сварочных напряжений в тот период времени, когда сварочная ванна представляет собой двухфазную систему (кристаллы — расплав). Поэтому легкоплавкие соединения, или эвтектики, присутствующие в металле шва, могут стать причиной возникновения кристаллизационных трещин.

Общепризнано, что важную роль в появлении кристаллизационных трещин в металле шва при сварке углеродистых и низколегированных сталей выполняет сера. Это объясняется ее способностью образовывать легкоплавкие сульфидные эвтектики, которые остаются расплавленными в момент, когда растягивающие напряжения достигают значительной величины. При этом влияние серы зависит от вида и количества легирующих компонентов в металле.

Рассмотрим влияние некоторых основных легирующих компонентов на склонность металла шва к образованию кристаллизационных трещин. Большое число экспериментальных данных свидетельствует о том, что в наибольшей мере появлению кристаллизационных трещин способствует повышение концентрации углерода в металле. Объясняют это тем [1901, что повышение содержания углерода в углеродистых и низколегированных сталях приводит к следующим основным изменениям: 1) увеличению степени дендритной неоднородности распределения серы в металле шва; 2) укрупнению сульфидных включений; 3) увеличению числа сульфидных включений; 4) уменьшению количества сульфида марганца в составе неметаллических включений. Однако при низком (0,01 %) содержании серы горячие трещины при сварке углеродистых сталей не образуются даже при высоком (0,6 %) содержании углерода в металле.