IMG
56

ciepła. W tym celu można wykorzystać schemat pokazany na rysunku 4.44. Przedstawia on rozkład izoterm w spoinie i strefie wpływu ciepła w najczęściej spotykanym przypadku, to jest gdy spoina ma mniej węgla i pierwiastków stopowych w porównaniu z materiałem spawanym. Dopóki spoina po zakrzepnięciu pozostaje w stanie austenitycznym, dopóty wodór, który jest w niej rozpuszczony w stanie atomowym, może dyfundować w kierunku materiału rodzimego przez linię wtopienia jedynie pod wpływem różnicy koncentracji po obydwu stronach linii wtopienia. Dyfuzja ta zachodzi jednak z dużymi trudnościami, ponieważ wodór niezbyt łatwo przemieszcza się z austenitu do austenitu z powodu małego współczynnika dyfuzji. Sytuacja zmienia się w momencie rozpoczęcia przemiany fazowej materiału spoiny (T_A). Zachodząca przemiana perlityczna lub martenzytyczna powoduje skokowe obniżenie rozpuszczalności wodoru w spoinie. W ferrycie wodór jest znacznie słabiej rozpuszczalny (rys. 4.12). W związku z tym następuje wymuszona dyfuzja wodoru ze spoiny przez linię wtopienia do strefy wpływu ciepła, która w tym czasie pozostaje austenityczna, aż do chwili osiągnięcia temperatury izotermy przemiany martenzytycznej Ms(B). Ponieważ, jak już wspomniano, współczynnik dyfuzji wodoru w austenicie jest mniejszy niż ten współczynnik dla ferrytu, wodór nie przechodzi dalej do materiału rodzimego, ale pozostaje w strefie wpływu ciepła, koncentrując się głównie w obszarze znajdującym się bezpośrednio pod ściegiem. Przy dalszym chłodzeniu w strefie wpływu ciepła zachodzi przemiana martenzytyczna, która - jak to przedstawiono na schemacie (rys. 4.44b) - przemieszcza się od zewnątrz spawanego materiału w kierunku linii wtopienia, podczas gdy wodór w celu wydyfundowania z obszaru spoiny musi wędrować na zewnątrz w kierunku materiału rodzimego, a więc w kierunku odwrotnym. Następuje zatem spotkanie frontu przemiany martenzytycznej z frontem dyfundującego wodoru. Nasycenie powstałego martenzytu dużą ilością wodoru czyni go bardzo kruchym i w tym właśnie momencie następuje spontaniczne pękanie pod ściegiem. Pękanie zimne, zwłaszcza typu pod ściegiem lub od brzegu spoiny, zachodzić może w pewnym czasie od chwili zakończenia spawania przez szereg następnych godzin, a nawet dni. W wypadku zwdoki w rozpoczęciu pękania pękanie zimne nazywane jest opóźnionym lub zwłocznym.

Rys. 4.44. Mechanizm tworzenia pęknięć pod ściegiem: a) przekrój wzdłużny, b) przekrój poprzeczny

Niszczące działanie wodoru w obecności naprężeń zewnętrznych przedstawiono schematycznie na rysunku 4.45. Jeżeli nawodorowaną próbkę z karbem podda się stałemu obciążeniu, może po pewnym okresie inkubacji powstać pęknięcie. Pęknięcie rozprzestrzenia

166