что с измельчением кристаллов при одинаковой толщине жидких прослоек пластичность двухфазных систем возрастает по гиперболическому закону. Кроме того, измельчение первичной структуры металла шва способствует уменьшению степени химической неоднородности. При сварке вероятность появления кристаллизационных трещин увеличивается с ростом величины зерен основного металла [96], которые могут стать центрами образования кристаллов в сварочной ванне.

На появление трещин в металле шва влияет форма сварочной ванны, от которой зависит скорость процесса кристаллизации металла, а также напряженное состояние металла шва. Как было показано в работе [319], в случае, если сварочная ванна имеет форму, близкую к форме падающей капли, в ее хвостовой части возникают высокие растягивающие напряжения, что облегчает образование трещин.

От формы шва зависит и критическое содержание углерода и кремния в металле, при котором образуются кристаллизационные трещины. Оптимальное значение коэффициента формы шва, представляющее собой отношение ширины шва к глубине проявления, близко к 6,0 [249].

Для углеродистых и низколегированных сталей связь между химическим составом металла шва, его формой и склонностью шва к образованию в нем кристаллизационных трещин, характеризуемая показателем Ят, может быть выражена следующей зависимостью [343]:

Ят = С + 0,755 — О.ОЗМп — 0,07фш,

где С, Мп — содержание данных элементов в металле шва, % (по массе); ^ш — коэффициент формы шва.

Предложенная формула справедлива для следующих интервалов содержания компонентов: [С] = 0,11 -г- 0,20 %; [Мп] = = 0,4 1,5 %; [Б] = 0,015 0,06 % и для я|5ш изменяющегося в пределах от 0,9 до 2,2. Согласно данным работы [343], кристаллизационные трещины в шве отсутствуют, если Нт 0,05.

Поскольку образование кристаллизационных трещин связано с наличием на границах зерен жидких сульфидных прослоек, важную роль в образовании последних должны играть сегрегационные процессы, так как сера является компонентом, склонным к ликвации [215].

Итак, образование кристаллизационных трещин зависит от величины растягивающих напряжений, от содержания серы в металле шва, а также от его химического состава, размеров кристаллов, формы шва, сегрегационных явлений.

Поскольку формирование шва было рассмотрено ранее, ограничимся изучением процессов кристаллизации и сегрегации серы в металле шва. Однако, прежде чем перейти к рассмотрению этих процессов, исследуем механизм влияния сульфидов на образование кристаллизационных трещин, который до настоящего времени не совсем ясен. Действительно, если влияние сульфидов ограничивается только малой прочностью жидких прослоек, то тогда и силикатные прослойки, которые также имеют низкую температуру плавления и присутствуют в металле шва, должны стать причиной образования трещин. Между тем на практике это не наблюдается. Поэтому в первую очередь попытаемся раскрыть механизм влияния сульфидов, а точнее сульфида железа, который наиболее ответствен за появление кристаллизационных трещин в металле шва.

2. Механизм влияния сульфида железа на образование кристаллизационных трещин

Для выяснения механизма влияния сульфида железа на образование в сварном шве кристаллизационных трещин рассмотрим прежде всего влияние расплава на местоположение зародышевой трещины. Согласно взглядам Эборэла и Грегори, возможны четыре случая разрушения: транскристаллитное и межкри-сталлитное появление трещин при участии расплава и без него. К этому, пожалуй, следует добавить возможность образования трещины в самом расплаве. Для всех этих случаев энергия образования зародышей трещины определяется следующим образом [161, 162]:

1)транскристаллитное разрушение в отсутствии расплава

А1=2от_г;(У.1)

2)межкристаллитное разрушение в отсутствии расплава

А2 = 2стт_г — сгх_т;(У.2)

3)транскристаллитное разрушение при наличии расплава

А3 = 2ат_м;(У.З)

4)межкристаллитное разрушение при наличии расплава

5) разрушение по расплаву

А6 = 2ам_г.(У.5)