танию ее концентрации на границе с кристаллом, что облегчает выделение сульфидов на поверхности зерен. По-видимому, это может быть одной из причин повышенной склонности метал ча шва к образованию кристаллизационных трещин при увеличении в металле содержания углерода.

С этих позиций можно объяснить и снижение вероятности образования трещин при введении в металл кислорода. Конечно, в какой-то мере это связано с образованием оксидных неметаллических включений и выделением на них сульфидов. Однако поскольку кислород и сера повышают поверхностную активность друг друга [201], то увеличение их концентрации в слое металла, прилегающего к поверхности кристалла, создает благоприятные условия для образования двухкомпонент-ных (оксисульфидных) включений. Образование таких включений требует меньших затрат энергии, чем образование од-нокомпонентных включений [116, 230].

Таким образом, даже такое весьма краткое рассмотрение влияния отдельных компонентов (С, 0.2) на сегрегацию серы в металле позволяет в какой-то мере объяснить влияние этих компонентов на образование кристаллизационных трещин с учетом поверхностной активности серы и вида образующихся сульфидов.

Нужно также отметить, что величина относительной сегрегации примесей уменьшается с уменьшением величины зерен [342], а это приведет к снижению опасности появления кристаллизационных трещин.

5. Полигонизационные трещины

В отличие от кристаллизационных трещин, полигонизационные, 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 в 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 важную роль играет 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