IMG89

nagrzanej podczas spawania do temperatury nieznacznie przekraczającej punkt Ac_y Wraz ze wzrostem temperatury, tj. w miarę przybliżania się do linii wtopienia, jednorodność austenitu wzrasta, ale tuż przy linii wtopienia zarówno w stalach węglowych, jak i stopowych ponownie się obniża. Na przykład dla stali 45 obszar z wysoką niejednorodnością odpowiada zakresowi temperatur od Ac₃ do 1000-H 100°C. Duża niejednorodność austenitu w tym zakresie jest wynikiem względnie niewysokiej temperatury nagrzewania i krótkiego czasu przebywania metalu w temperaturze wyższej od Ac_y W wyniku tego proces homogenizacji austenitu nie jest w stanie w dostatecznym stopniu się rozwinąć. W wyższych temperaturach (powyżej 1350°C) w pobliżu linii wtopienia proces homogenizacji ograniczony jest rozrostem ziaren. Między temperaturą 1100°C a 1350°C występuje obszar austenitu jednorodnego. Im mniejsza jest szybkość nagrzewania, tym niższa jest temperatura maksymalna, której odpowiada obszar najbardziej jednorodny. Przy tym w wyniku obniżenia temperatury początku intensywnego rozrostu ziaren zakres temperatur ograniczający obszar austenitu niejednorodnego (w pobliżu linii wtopienia) się rozszerza.

8.4. Wysokotemperaturowa niejednorodność austenitu

W stalach największa niejednorodność rozmieszczenia węgla występuje po przemianie perlitu w austenit, czyli w temperaturze nieznacznie powyżej Ac_y W bardzo wysokich temperaturach obserwuje się też powtórne hamowanie ujednorodniania składników stopowych i domieszek w austenicie. Pierwiastki stopowe lub domieszki obniżające napięcie powierzchniowe gromadzą się na powierzchni rozdziału, tj. na granicach ziaren. Granice te są obszarem z najbardziej zniekształconą siatką krystalograficzną, gdzie wokół niektórych atomów rozpuszczalnika jest więcej swobodnej przestrzeni, a wokół innych mniej w porównaniu z niezdeformowaną siatką (wewnątrz ziarna). Rozpuszczone atomy większych rozmiarów łatwiej wchodzą w te miejsca, gdzie siatka jest już rozszerzona, natomiast atomy mniejszych rozmiarów wchodzą w miejsca, gdzie siatka jest ściśnięta. W obydwu przypadkach dodatkowe zniekształcenie siatki wynikłe z rozmieszczenia atomów na granicy ziaren jest mniejsze, niż gdyby rozpuszczone atomy wchodziły w nieodkształconą siatkę wewnątrz ziaren. Dlatego koncentracja rozpuszczonych atomów na granicy ziarna jest większa niż wewnątrz niego. Odnosi się to nie tylko do pierwiastków tworzących roztwory międzywęzłowe (bor, węgiel, azot, wodór), ale i do tworzących roztwory stale substytucyjne (aluminium, tytan, niob).

Dążenie układu do równowagi (na przykład w czasie izotennicznego wygrzewania w wysokich temperaturach zapewniających dostateczną szybkość dyfuzji) powoduje ustalenie się na granicach ziaren i wewnątrz nich odpowiednich równowagowych koncentracji C„

O

i C. Im wyższa jest temperatura, tym mniejsza jest różnica między koncentracjami C_K i C. (rys. 8.13).

W celu otrzymania niskiej koncentracji domieszek na granicach konieczne jest przesycenie stopu od temperatury T_h, dostatecznie wysokiej do rozproszenia składników segregujących, do temperatury T_d, w której nie zachodzi już dyfuzja. Podczas spawania metal strefy przyspo-inowej nagrzewa się do temperatury bliskiej temperaturze topnienia. W procesie nagrzewania

399