IMG
50

niskowodorowe (do 5 ml/100 g stopiwa), o średniej zawartości wodoru (5-H 0 ml/100 g stopi-wa) i wysokowodorowe (o zawartości wodoru dyfiindującego powyżej 10 ml/100 g stopiwa). Elektrodami niskowodorowymi są z reguły elektrody zasadowe.

Obecność wodoru w stali wywołuje:

-    porowatość,

-    kruchość,

-    powstawanie pęknięć zimnych wodorowych.

4.6.1. Porowatość wodorowa

Wodór rozpuszcza się w stopiwie w postaci atomowej, przy czym jego rozpuszczalność podczas przejścia stali ze stanu ciekłego w stan stały i na odwrót ulega gwałtownym zmianom. Gdy temperatura stopiwa zaczyna się obniżać, rozpuszczalność się zmniejsza i wodór rozpuszczony uprzednio w stopiwie w wyższej temperaturze nie będzie później w stanie równowagi z fazą gazową, a więc znajdzie się w roztworze przesyconym. Jeżeli przesycenie to nastąpi w temperaturze wyższej niż temperatura krzepnięcia metalu, zaczną się wydzielać pęcherze gazu. Gdy proces krzepnięcia przebiega z szybkością wydzielania się gazów, powstałe pęcherzyki wodoru nie zdążą wydostać się z krzepnącej fazy ciekłej i pozostaną w spoinie w postaci porów. W fazie stałej w miarę obniżania się jej temperatury zmniejsza się rozpuszczalność wodoru, przy czym w punktach przemian fazowych zmienia się ona skokowo (rys. 4.12). Stopień przesycenia wodorem wzrasta w miarę obniżania się temperatury. Dążąc do stanu równowagi, układ wydziela nadmiar wodoru, przy czym szybkość jego wydzielania maleje ze spadkiem temperatury. Wydzielanie wodoru następuje zarówno do fazy gazowej przez powierzchnię spoiny, jak również do mikro- i makroporów oraz powierzchni międzyfazowych. Wydzielane atomy wodoru łączą się w cząsteczki (2H    H₂). Reakcja

tworzenia się wodoru cząsteczkowego jest silnie egzotermiczna, co wywołuje powstanie wysokich ciśnień i naprężeń w metalu, mogących doprowadzić do powstania miejscowych odkształceń plastycznych, a nawet pęknięć.

Aby powstały wady w spoinie, potrzebna jest minimalna zawartość wodoru w stopiwie, która może być określona eksperymentalnie. Na przykład do powstania tzw. rybich oczu w spoinie (rys. 4.37, 4.38) nawodorowanie powinno wynosić powyżej 9 cm³H,/100 g stopiwa.

Mechanizm powstawania rybich oczu w spoinach jest analogiczny do mechanizmu tworzenia płatków wodorowych w wyrobach wykonywanych ze stali stopowych. W wypadku rybich oczu miejscami, w których następuje rekombinacja wodoru atomowego na cząsteczkowy, są mikropęknięcia gorące zlokalizowane w obszarze linii wtopienia. Najczęściej spotykane miejsca występowania takich mikropęknięć pokazuje rysunek 4.39. Powstające w mikropęknięciach wysokie ciśnienia w wyniku tworzenia cząsteczek wodoru i związane z tym naprężenia na wierzchołku mikropęknięcia gorącego powodująjego dalszy rozwój już jako pęknięcia kruchego transkrystalicznego lub między krystalicznego (rys. 4.40). Pęknięcie kruche na przełomie widoczne jest jako jasny, błyszczący obszar wokół drobnego, ciemniejszego mikropęknięcia gorącego (rys. 4.37, 4.38).

160