Природа внутрикристаллитной ликвации связана с наличием у сплава интервала кристаллизации и с различнойдля центральной и периферийной частей кристалла степенью обогащения лидирующей примесью. На рис. 147, а изображен процесс возникновения

/Интервал кристаллизации

■ % чистого металла

Основной металл

Рис. 147. Схема возникновения внутрикристаллитной ликвации и дендритное строение металла шва.

*/3 VIXIчек

внутрикристаллитной ликвации. Началу кристаллизации сплава заданного состава А — А отвечает температура Тл. В первую очередь кристаллизуется металл вдоль осей будущих кристаллов, содержащий минимальное количество примесей и близкий по составу

к исходному (точка £). При снижении температуры оси обрастают кристаллизующимся металлом. Эти участки постепенно обогащаются примесями, которые особенно сильно насыщают последние порции металла (точка В). Поэтому центральные части (темные) образовавшихся столбчатых кристаллов, имеющих дендритное строение (рис. 147, б), близки по своему составу к чистому металлу, а периферийные (светлые) обогащены примесью. Такое строение шва — проявление внутрикристаллитной ликвации. Степень т развития внутрикристаллитной ликвации зависит от скорости охлаждения металла (рис. 148). В диапазоне малых скоростей их нарастание доопределенного предела вызывает увеличение ликвации, протекающей по законам диффузионной кристаллизации. С дальнейшим ростом скорости охлаждения внутрикристал-

Рис. 148. Влияние скорости п охлаждения сплава при кристаллизации на степень т развития внутрикристаллитной ликвации.

литная ликвация снижается, так как процесс кристаллизации приобретает бездиффузионный характер. Если принять скорость диффузионного роста кристалла равной величине порядка 10~3 см/мин, ю при скорости роста столбчатых кристаллов в большей части объема ванны порядка 10—102 см/мин будет действовать, по-видимому, главным образом механизм бездиффузионной кристаллизации, приводящей к уменьшению внутрикристаллитной ликвации. Поэтому следует считать, что в общем случае в сварных швах эта ликвация выражена слабо.

Межкристаллитная ликвация является результатом оттеснения к границам растущих кристаллов различных легкоплавких эвтек-тик и примесей, создающих межкристаллитные прослойки. Последние препятствуют перемещению диффундирующих атомов и тем самым сохраняют дендритную неоднородность металла шва. Особую опасность представляют располагающиеся здесь легкоплавкие эвтектики типа сернистых.

Зональная ликвация вызывается неодновременной кристаллизацией периферийной и центральной частей шва. По мере роста кристаллитов остающаяся жидкость оттесняется в центральную область шва и оказывается наиболее загрязненной различными вредными примесями. Этот участок шва называется зоной слабины. Здесь при неблагоприятных условиях могут появляться трещины.

Весьма заметна зональная ликгация в однослойных швах большого сечения в сварочной ванне первого типа. В меньшей мере это касается металла ванны второго типа: несмотря на большое сечение однопроходных швов и крупностолбчатое строение металла, в них можно устранить плоскость встречи торцов кристаллитов (транскристаллизацию), т. е. избежать ликвации. Однако в таких швах наблюдается дендритная ликвация.

Ликвация в сварных швах (особенно зональная и межкристаллитная дендритная) снижает механические свойства металла, так как ослабляет связь между кристаллитами и служит одной из причин появления кристаллизационных трещин.

Методы регулирования первичной кристаллизации сварных швов. Первичная структура шва оказывает большое влияние на многие свойства наплавленного металла, особенно если в последующем он не подвергается термической обработке, прокатке или ковке. Поэтому важно, чтобы первичная структура была мелкозернистой и по возможности равноосной, с незначительной химической неоднородностью. Тогда свойства металла будут достаточно высокими и без последующей обработки. Рассмотрим пути регулирования процессов первичной кристаллизации.

1. Для уменьшения химической неоднородности и повышения стойкости металла к образованию кристаллизационных трещин нужно правильно подбирать соотношения между глубиной Н и шириной В сварочной ванны. Коэффициент формы ванны