IMG03

z tym, że zanieczyszczenia takie jak S, P. Si, Sn, Sb, znacznie rozszerzające zakres temperatur krzepnięcia, mogą w czasie pierwotnej krystalizacji ferrytycznej ze względu na większą rozpuszczalność w ferrycie łatwiej się w nim rozpuszczać i tym samym zmniejszać stężenie domieszki na granicach ziaren.

Spośród składników stopowych i towarzyszących nikiel, tantal, krzem, tytan i niob zwiększają skłonność do pękania, natomiast chrom, wolfram, molibden, mangan i azot zmniejszają.

Składniki dodatkowe i zanieczyszczenia (cyrkon, bor, siarka i fosfor) zwiększają skłonność do pękania. W celu wyjaśnienia szkodliwości i segregacji niektórych składników można przyjąć następujące tłumaczenie.

Na skutek segregacji składników w końcowym etapie krzepnięcia powstaje ciekła błonka międzydendrytyczna o niskiej temperaturze topnienia, która pozbawia strukturę spójności, w momencie gdy zaczynają występować naprężenia spowodowane skurczem. W ten sposób można wyjaśnić wpływ fosforu, bom oraz siarki, które tworzą, szczególnie z niklem, złożone eutektyki o niskiej temperaturze topnienia. Odnosi się to również do niobu tworzącego złożone eutektyki z węglem, azotem, krzemem, żelazem oraz manganem. Niekorzystny wpływ krzemu na skłonność do pękania austenitu chromowo-niklowego można wyjaśnić następująco. W pierwszym okresie krzepnięcia metal spoiny zawierającej na przykład 18% Cr i 8% Ni krzepnie, tworząc kryształy ferrytu 8 bogatego w chrom oraz krzem. Tym samym pozostała ciecz ubożeje o te składniki, a wzbogaca się w nikiel. W miarę spadku temperatury tworzą się kryształy austenitu bogate w nikiel. Następnie kryształy ferrytu 8 wzbogacone w krzem przemieniają się w austenit, który wykazuje dużą skłonność do tworzenia pęknięć. Stwierdzono również, że w temperaturze krzepnięcia krzem tworzy z żużlem niskotopliwe związki wydzielające się na granicach ziaren, obniżając tym samym wytrzymałość metalu w wysokich temperaturach.

Jak już wcześniej wspomniano, skłonność spoin do pęknięć krystalizacyjnych jest zależna od obecności w czasie krzepnięcia pewnej ilości ferrytu 8, co z kolei zależy od stosunku równoważnika chromu do równoważnika niklu. Gdy R_cJR_Ui > 1,5 (wzór 6.13), stopy krystalizujące pierwotnie z wydzieleniem ferrytu 8 nie są skłonne do pękania w czasie krzepnięcia. Współzależność między skłonnościądo pękania spoin wykonanych łukiem a zawartością siarki i fosforu oraz stosunkiem /?_Cr//?_Ni pokazano na rysunku 7.18a, natomiast spoin wykonanych wiązką laserową na rysunku 7.18b. W wypadku spawania laserowego wzrost odporności na pękanie następuje przy stosunku /?_Ct//?_Nj = 1,6-H,7. Przesunięcie stosunku R_cJR_Hl jest w tym wypadku wynikiem zmiany charakteru krzepnięcia wskutek wzrostu szybkości chłodzenia. Spoiny, które przy wolnym chłodzeniu krzepły z wydzieleniem ferrytu, przy dużej szybkości chłodzenia krzepnąjako austenityczne. Omówiono to szczegółowo w rozdziale 6.6.

Metalurgicznym środkiem zapobiegającym pękaniu, najczęściej stosowanym w wypadku stali austenitycznych, jest odpowiedni dobór składu chemicznego stopiwa, zapewniający powstanie w spoinie od 5 do 15% ferrytu 8. Ta zawartość ferrytu, jak wyjaśniono w rozdziale 6.6, jest tylko pozostałością znacznie większej ilości ferrytu istniejącego w temperaturach, w jakich powstają pęknięcia. W praktyce uznaje się resztki ferrytu istniejące w temperaturze pokojowej za miarę odporności na pękanie na gorąco. W rzeczywistości jest on wskazówką co do rodzaju krystalizacji, a tym samym pośrednim miernikiem odporności na pękanie krystalizacyjne.

313