Ликвационная неоднородность в металле шва

Ликвацией называется возникающее при неравновесной кристаллизации неравномерное распределение элементов, химических соединений и других составляющих в металле. Она контролируется диффузией в жидкой фазе. К числу сильно ликвирующих элементов относятся кислород, углерод, сера и фосфор.

В металле шва наблюдаются преимущественно два вида ликвации – дендритная и зональная. В свою очередь дендритная ликвация может быть двух видов: внутри- и межкристаллитная. Природа внутрикристаллитной ликвации связана с наличием у сплава температурного интервала кристаллизации и с различной для центральной и периферийной частей кристалла степенью обогащения ликвирующей примесью. В первую очередь кристаллизуется металл вдоль осей будущих кристаллов, он содержит минимальное количество примесей и близок по составу к исходному. При снижении температуры оси будущих кристаллов обрастают кристаллизующимся металлом, и эти участки постепенно обогащаются примесями, которые особенно сильно насыщают последние порции кристаллизующегося металла.

Межкристаллитная ликвация является результатом оттеснения к границам растущих кристаллов различных легкоплавких эвтектик и примесей, создающих межкристаллитные прослойки. Особую опасность представляют располагающиеся здесь легкоплавкие эвтектики типа сернистых и силикатных, вызывающие горячие микротрещины.

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 называют зоной «слабины». Она выявляется при ударной нагрузке. Весьма заметна зональная ликвация в однослойных швах большого сечения.

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.

Для уменьшения химической неоднородности и повышения стойкости металла к образованию кристаллизационных трещин следует оптимизировать соотношение между глубиной H и шириной В сварочной ванны. Коэффициент формы ванны ψ=B/H зависит от многих факторов – способа и режима сварки, состава металла, сварочных материалов и т.д. Узкая глубокая сварочная ванна (ψ < 2) создает неблагоприятную схему кристаллизации металла, когда кристаллы, растущие по нормали к поверхности охлаждения, срастаются передними гранями в центральной части шва.

Дата добавления: 2014-01-04