Влияние величины первичных кристаллитов

Стойкость металла шва против образования кристаллизационных трещин может быть повышена путем измельчения первичной структуры металла шва и изменения характера первичной кристаллизации. Измельчение первичной структуры способствует уменьшению степени химической неоднородности, т. е. уменьшению концентрации вредных примесей по границам кристаллитов.

Измельчение первичной структуры металла шва может быть достигнуто за счет увеличения скорости кристаллизации. Для этого уменьшают погонную энергию сварки путем снижения силы сварочного тока, повышения скорости сварки, увеличения числа проходов. Однако при этом снижается производительность сварочных работ. Указанного недостатка лишен способ введения дополнительного металла с присадочной проволокой, приводящей к охлаждению металла сварочной ванны и уменьшению размеров кристаллитов.

Измельчению первичной структуры металла шва способствует мелкозернистая структура основного металла, так как рост столбчатых кристаллитов начинается с оплавленной поверхности основного металла. Измельчение зерен основного металла достигается в процессе его производства. Наклеп кромок деталей перед сваркой также замедляет рост зерен основного металла под влиянием сварочного нагрева. Положительный эффект может быть достигнут и при соответствующей наплавке кромок перед сваркой,

Измельчение первичных кристаллитов и дезориентированное строение металла шва могут быть достигнуты введением в сварочную ванну модификаторов. Модификаторами называют вещества, присутствие малых количеств которых изменяет процесс кристаллизации. Модификаторы могут быть двух типов. К первому типу относятся поверхностно-активные модификаторы, молекулы которых, адсорбируясь на гранях растущих кристаллитов металлу, задерживают их рост и изменяют форму. Модификаторы второго типа образуют в жидком металле мельчайшие тугоплавкие частицы, являющиеся зародышами кристаллитов. Эти частицы должны иметь кристаллическую структуру, близкую к таковой модифицируемого металла. Эффект модифицирования при сварке стали наблюдается, например, при введении титана через керамический флюс или через электродное покрытие. Для аустенитного шва модифицирование имеет место при выделении карбидов ниобия или ферритной фазы.

Измельчить первичную структуру металла шва можно путем механических колебаний сварочной ванны в процессе ее кристаллизации, механической вибрации электрода, электромагнитных колебаний и т п. Подобный эффект дает также наложение ультразвуковых колебаний. Все эти способы вызывают дробление кристаллитов и перемешивание расплава, в результате чего первичная структура измельчается.