IMG75

Zgodnie z wykresem 7.112a proces wydzielania fazy utwardzającej (y') zachodzi w zakresie temperatur od 7j do T₂. Do usunięcia naprężeń szczątkowych niezbędne jest jednak nagrzanie do temperatury przesycania wyższej od T₂ (rys. 7.112b). Jeżeli szybkość nagrzewania jest taka. że zostanie przecięta krzywa C wydzielania fazy utwardzającej y' (rys. 7.112c), nastąpi utwardzenie w strefie przyspoinowej (A). Utwardzenie to zgodnie z mechanizmem pękania relaksacyjnego stali opisanym w rozdziale 7.9 i przedstawionym na rysunku 7.102 nie będzie jednakowe w całej objętości strefy przyspoinowej. Ze względu na większą szybkość dyfuzji na granicach ziaren wydzielenia fazy utwardzającej na granicach ziaren są większe (rys. 7.102a). Sąsiadujące z nimi obszary przygraniczne tworzą często strefę wolną od wydzieleń (SWW). Lokalizacja odkształceń w strefie wolnej od wydzieleń wywołuje proces pękania na granicach ziaren. Czynnikiem nasilającym proces pękania jest wystąpienie skurczu starzeniowego, który powoduje wzrost poziomu naprężeń, zwiększając tym samym prawdopodobieństwo pękania w czasie obróbki cieplnej po spawaniu. Tak więc pękanie stopów niklu w SWC jest rezultatem niskiej plastyczności strefy przyspoinowej i wysokich odkształceń w SWC. Obniżenie plastyczności granic ziaren jest wynikiem procesów segregacji związków międzymetalicznych i zanieczyszczeń na granicach w czasie ich migracji. Obecność związków międzymetalicznych i zanieczyszczeń na granicach ziaren może w wyniku równowagowego nadtapiania (rozdział 7.2 i 7.3) powodować metalurgiczne osłabienie granic, a tym samym zwiększyć skłonność do pękania.

Schemat zmian mikrostruktury w SWC w procesie obróbki cieplnej po spawaniu pokazano na rysunku 7.112d i e. W strefie A w czasie spawania w wyniku nagrzania powyżej temperatury T_: nastąpiło rozpuszczenie fazy utwardzającej y’. W czasie obróbki cieplnej po nagrzaniu do zakresu temperatur T~T₂ (punkt 2 po czasie l₂) następuje starzenie i wydzielanie fazy y'. Podwyższenie temperatury powyżej T₂ powoduje ponowne rozpuszczenie fazy y' (punkt 3 po czasie t₃). W czasie starzenie (punkt 4 po czasie /₄) następuje ponowne wydzielenie fazy y' i polepszenie właściwości wytrzymałościowych stopu. Strefa B w czasie spawania była nagrzana do zakresu temperatur starzenia, jednak ze względu na szybki cykl cieplny spawania nie spowodowało to istotnych zmian struktury i właściwości (punkt 1 po czasie /,). Ponieważ materiał z obszaru B był w stanie zestarzanym, podczas nagrzewania do temperatury T₂ w stopie nie zachodzą istotne zmiany. Dopiero nagrzanie powyżej temperatury 7\ powoduje rozpuszczenie fazy y' i cały obrabiany cieplnie element uzyskuje jednorodną strukturę osnowy y (punkt 3 po czasie t₂). W czasie starzenia następuje więc wydzielanie fazy utwardzającej, powodujące polepszenie właściwości wytrzymałościowych stopu.

Skłonność stopów niklu do pękania w czasie obróbki cieplnej po spawaniu zależy w bardzo znacznym stopniu od składu chemicznego. Rysunek 7.113 pokazuje wpływ Al i Ti na skłonność stopów do pękania. Z rysunku wynika, że stopy o wysokiej wytrzymałości zawierające dużo Al i Ti są trudno spawalne i skłonne do pękanie w czasie obróbki cieplnej po spawaniu. Jest to wynikiem bardzo szybkiego utwardzania się w czasie starzenia.

Istotnym czynnikiem zwiększającym kruchość, a tym samym skłonność do pękania, jest obecność tlenu podczas obróbki cieplnej. Dlatego też obróbka taka powinna być prowadzona w ściśle kontrolowanej atmosferze bez obecności tlenu.

Większość sposobów ograniczających skłonność do pękania oparta jest na znajomości kinetyki wydzielania faz utwardzających. Kinetykę wydzielania faz, a tym samym uwrażliwia-

385