IMG05

temperaturze wytrzymałość ferrytu jest znacznie mniejsza niż austenitu, jeśli zatem ferryt znajduje się w dość dużej ilości, odkształcanie ferrytu powoduje szybką relaksację naprężeń skurczowych, a to zapobiega pękaniu. Ponadto ferryt ma niższy współczynnik rozszerzalności cieplnej, co znacznie zmniejsza skurcz, a tym samym wielkość odkształceń w procesie krzepnięcia. Z drugiej strony, podczas krzepnięcia metalu o składzie czysto austenitycznym powstaje struktura słupkowa (kolumnowa) o bardzo grubych ziarnach, które mają stosunkowo niewielką powierzchnię właściwą. Struktury austenityczno-ferrytyczne mają natomiast drobniejsze ziarna o większej powierzchni właściwej, ponadto obecność drugiej fazy zwiększa jeszcze tę powierzchnię. Zatem w wypadku struktury austenityczno-ferrytycznej zmniejsza się możliwość tworzenia ciągłej niskotopliwej błonki cieczy.

Obecność fazy niskotopliwej jest z punktu widzenia pękania w wysokich temperaturach tylko wtedy szkodliwa, gdy faza ta znajduje się w niewielkich ilościach. Na przykład w wypadku spawania stali odpornych na korozję stabilizowanych dodatkiem 0,6-1% niobu tworzenie się niewielkiej ilości eutektyki sprzyja pękaniu. Pęknięć można uniknąć, gdy ciecz o niskiej temperaturze krzepnięcia znajduje się w dostatecznej ilości, aby wypełnić pęknięcia (szczeliny), w miarę jak one powstają, aż do całkowitego skrzepnięcia. To samoczynne wypełnianie się nieciągłości znane jest pod nazwą self healing (samozaleczanie, samowypeł-nianie). Zabiegi pozwalające uniknąć pękania metalu spoiny dotyczą również strefy wpływu ciepła, jeśli przyczyny pękania są analogiczne. Żeby podczas spawania uniknąć pękania wzdłuż granic ziaren w strefie wpływu ciepła, wystarczy, aby metal rodzimy miał tendencję do tworzenia ferrytu 5 w czasie nagrzewania do wysokich temperatur albo był dostatecznie czysty, nie zawierał składników dodatkowych i stopowych zwiększających skłonność do pękania.

Stale typu 25-20 i 18-36 ze względu na swój skład i strukturę czysto austenityczną mają podczas spawania dość znaczną skłonność do pękania. Całkowicie austenityczne stopiwo może być uodpornione na pękanie na gorąco wyłącznie przez obniżenie zawartości domieszek szkodliwych oraz dodanie składników stopowych takich jak mangan (od 4 do 6%).

Skutecznym środkiem neutralizującym niekorzystny wpływ siarki i fosforu są metale ziem rzadkich [103], Wymagana ilość dodatku lantanu ograniczająca wpływ tych zanieczyszczeń wynosi:

La = 4,5 P + 8,7 S    (7.5)

Do spawania stali typu 25-20 i 18-36, z których wykonuje się wyroby kontaktujące się z agresywnymi środowiskami korozyjnymi, na przykład elementy stosowane w przemysłach mocznikowym, siarkowym i fosforowym, stosuje się spoiwa zawierające do 6% manganu, które mimo że krzepną jako austenityczne, mają dostateczną odporność na pęknięcia gorące.

Należy jednak zdawać sobie sprawę, że podgrzewanie połączeń spawanych jest mało skuteczne, ponieważ pękanie spoin ze stali austenitycznych występuje w wysokich temperaturach, a więc temperatury zazwyczaj stosowane podczas podgrzewania mogą tylko w nieznacznym stopniu zmniejszyć szybkość odkształceń i wielkość naprężeń skurczowych. Gdy elementy spawane są usztywnione, podgrzewanie przed spawaniem jest nawet szkodliwe ze względu na zwiększenie odkształceń podczas chłodzenia.

315