водородной гипотезе, отсутствие отколов при сварке аустенитными электродами обусловлено тем, что в аустенитном металле растворимость водорода значительно больше, чем в феррито-перлитном. Резкое падение растворимости водорода в феррито-перлитном металле шва при фазовом превращении последнего приводит к диффузии этого элемента в околошовную зону, где в это время, вследствие большей легированности свариваемого металла по сравнению с металлом шва, сохраняется еще аустенитная структура. В результате при одинаковом количестве усвоенного сварочной ванной водорода в случае сварки феррито-перлитными электродами околошовная зона насыщается им значительно больше. Выделяясь при последующем распаде аустенита околошовной зоны, атомарный водород скапливается в местах физической несплошности этой зоны (пустые места решетки, стыки мозаичных блоков, границы зерен и др.) и переходит в молекулярное состояние. При этом развиваются большие давления, вызывающие образование надрывов, которые затем развиваются в трещины, обнаруживаемые в околошовной зоне.

Появилось и другое представление о механизме влияния водорода на образование холодных трещин в околошовной зоне, согласно которому насыщение водородом металла шва околошовной зоны ■снижает его сопротивляемость замедленному (задержанному) разрушению, что и увеличивает вероятность образования надрывов.

Однако указанные гипотезы вызывают следующие возражения.

Водородной гипотезе противоречит ряд факторов, наблюдаемых в практике сварки закаливающихся сталей. С ее помощью нельзя удовлетворительно объяснить, например, тот общеизвестный факт, что с увеличением содержания углерода склонность стали к образованию трещин резко увеличивается. Эта гипотеза не объясняет также, почему при прочих равных условиях трещины часто возникают в случае сварки стыковых швов и отсутствуют при выполнении наплавочных слоев (наплавка отдельных валиков или широко применяемая в практике сварки закаливаемых сталей предварительная облицовка свариваемых кромок). Противоречит водородной гипотезе и тот общеизвестный факт, что склонность стали к образованию трещин в околошовной зоне повышается с увеличением ее толщины.

Вместе с тем некоторые эксперименты показывают, что можно вызвать трещины в околошовной зоне, насыщая шов водородом [39]. Однако считать эти эксперименты подтверждением опасного ласыщения околошовной зоны водородом нет оснований. Выделенный из металла шва водород прежде всего будет скапливаться в несплошностях самого металла шва, возникновению которых способствует ускоренная его кристаллизация в условиях сложно напряженного состояния. При этом атомарный водород переходит в молекулярный, который не способен к диффузии.

Сказанное не означает, что водород не влияет на образование трещин в околошовной зоне закаливающихся сталей. По мнению

нитора, он является не основной причиной появления трещин, а лишь усугубляющим фактором. Возникшие в указанных экспериментах при насыщении шва водородом трещины в околошовной зоне следует связывать не со скоплением водорода в этой зоне, а с понижением пластичности самого металла шва, насыщенного водородом. Снижение пластичности металла шва создает неблагоприятное напряженное состояние околошовной зоны, что, как будет показано ниже, и увеличивает вероятность образования в ней трещин.

Закалочной гипотезе в том виде, как она была сформулирована первоначально, также противоречит ряд факторов, наблюдаемых в практике сварки закаливающихся сталей. Известно, например, что сталь ЗОХГСА малых и средних толщин успешно сваривается, хотя и околошовной зоне образуется мартенсит. Без трещин в околошовной зоне при наличии в ней мартенсита свариваются закаливающиеся стали в случае применения предварительного или сопутствующего подогрева. Наконец, общеизвестно, что при наплавке отдельных валиков трещины-отколы отсутствуют даже

в том случае, если она произво- г. V

' '^Рис. о. Характерный вид и располо-

дится на сталь, при сварке ко- жение околошовной трещины— откола, торой стыковым швом отколы

неизбежно образуются. Однако эти противоречия устраняются, если в закалочной гипотезе исходить из того, что причиной трещин в околошовной зоне является не мартенсит как таковой, а образование неблагоприятных продуктов мартенситного превращения. Одним из них является мартенсит крупноигольчатый [50]. Следует отметить, однако, что такой мартенсит образуется в участке перегрева и при сварке в мощных режимах. Сварка же закаливающихся сталей производится, как правило, при умеренных режимах и встречающиеся здесь отколы в большинстве случаев располагаются вдали от границы сплавления (рис. 6), т. е. вне участка перегрева. Поэтому образованием крупноигольчатого мартенсита следует объяснять возникновение только тех отколов, которые располагаются непосредственно у границы сплавления.

При умеренных режимах сварки основной причиной возникновения трещин в околошовной зоне закаливающихся сталей является образование в этой зоне мартенсита с высокой степенью тетрагональное™ [14]. Основанием для такого утверждения явились результаты исследований природы мартенсита и механизма превращения, вызывающего его образование.

Мартенсит по своей природе представляет низкотемпературную модификацию твердого раствора, существующую только в метаста-бильном состоянии. В силу этого он является структурой неустойчивой и уже при нагреве до 20—100° С начинает распадаться