מבוא לכמה סוגים של סדקי ריתוך

ריתוך סדקים על טיבו לנקודות, ניתן לחלק לסדקים חמים, סדקים חימום חוזרים, סדקים קרים, קריעה למינציה וכן הלאה. להלן רק הגורמים לסדקים, מאפיינים ושיטות מניעה שונות לצורך פירוט ספציפי.
1. סדקים תרמיים
מיוצר בטמפרטורות גבוהות במהלך הריתוך, מה שנקרא פיצוח תרמי, המאופיין בפיצוח לאורך גבולות הגרגר האוסטניט המקורי. על פי חומר המתכת הריתוך (פלדה בעלת חוזק גבוה מסגסוגת נמוכה, נירוסטה, ברזל יצוק, סגסוגות אלומיניום וכמה מתכות מיוחדות וכו'), צורת הסדק התרמי, טווח הטמפרטורות והסיבה העיקרית היא גם שונה. נכון לעכשיו, הסדקים התרמיים מחולקים לשלוש קטגוריות עיקריות כגון סדקי התגבשות, סדקי התנזלות וסדקים רב-צדדיים.
(1) סדקי התגבשות מיוצרים בעיקר בפלדת פחמן המכילה יותר זיהומים, ריתוך פלדה מסגסוגת נמוכה (המכיל S, P, C, Si הוא גבוה) ופלדה אוסטניטית חד-פאזית, סגסוגות על בסיס ניקל וכמה ריתוך סגסוגת אלומיניום. סדק זה נמצא בתהליך ריתוך של התגבשות, בקרבת קו הפאזה המוצקה, עקב התמצקות התכווצות המתכת, שארית המתכת הנוזלית אינה מספקת, לא ניתן להוסיף אותה בזמן, תחת פעולת הלחץ מתרחשת לאורך פיצוח הגביש.
אמצעי מניעה הם: בגורמים מתכתיים, התאמה מתאימה של הרכב מתכת הריתוך, לקצר את טווח אזור הטמפרטורה השביר כדי לשלוט על הריתוך בגופרית, זרחן, פחמן וזיהומים מזיקים אחרים; לחדד את גרגר מתכת הריתוך, כלומר, התוספת המתאימה של אלמנטים כגון Mo, V, Ti, Nb וכו '; במונחים של טכנולוגיה, ניתן לחמם מראש לפני הריתוך, לשלוט בקו האנרגיה, להפחית את אילוצי המפרקים והיבטים אחרים למניעה ובקרה.
(2) סדק נזילות אזור התפר הוא מעין מיקרו-סדק שנסדק לאורך גבול הגרגיר האוסטניט, שגודלו קטן מאוד ומופיע באזור התפר הקרוב של ה-HAZ או השכבה הביניים. הסיבה לכך נובעת בדרך כלל מריתוך מתכת ליד אזור התפר או מתכת בין-שכבת ריתוך, בטמפרטורות גבוהות כך שאזורים אלה של גבולות הגרגיר האוסטניט על המרכיבים האוטקטיים הנמסים נמסים מחדש, תחת פעולת מתח מתיחה לאורך ה-intergranular austenite. סדקים והיווצרות סדקי נזילות.
סוג זה של אמצעי מניעה ובקרה של סדקים וסדקי התגבשות הם בעצם זהים. במיוחד במטלורגיה, עד כמה שניתן להפחית את הגופרית, הזרחן, הסיליקון, הבורון ומרכיבים אוטקטיים בעלי התכה נמוכה אחרים של התוכן הוא יעיל מאוד; בתהליך, אתה יכול להפחית את אנרגיית הקו, להפחית את הקיעור של קו ההיתוך של בריכת ההיתוך.
(3) סדקים מצולעים נגרמים על ידי פלסטיות נמוכה מאוד בטמפרטורות גבוהות במהלך היווצרות מצולע. סדק זה אינו נפוץ, וניתן להוסיף לריתוך אמצעי מניעה ובקרה שלו כדי לשפר את אנרגיית עירור המצולע של אלמנטים כמו Mo, W, Ti וכו'.
2. חימום סדקים
מתרחשת בדרך כלל בחלקם המכילים אלמנטים לחיזוק משקעים של פלדה וסגסוגות בטמפרטורה גבוהה (כולל פלדה בעלת חוזק גבוה מסגסוגת נמוכה, פלדה עמידה בפני חום, משקעים מחוזק סגסוגות בטמפרטורה גבוהה, וכן חלק מפלדת אל-חלד אוסטניטית), הם לא מצאו סדקים לאחר ריתוך, אך בתהליך הטיפול בחום סדקים. סדקי חימום מתעוררים באזור המושפע מחום הריתוך של חלקי הגביש הגסים המחוממים, שכיוונם הוא לאורך קו ההיתוך של הרחבת גבול גרגר הגביש הגס האוסטניט.
מניעה ובקרה של פיצוח חימום חוזר מתוך מבחר החומרים, ניתן לבחור פלדת גרגר עדינה. מבחינת תהליך, בחרו אנרגיית קו קטנה יותר, בחרו בטמפרטורת חימום מוקדם גבוהה יותר ובאמצעי החום המאוחרים יותר, בחרו חומר ריתוך תואם נמוך כדי למנוע ריכוז מתח.
3. קראק קר
מתרחש בעיקר בפלדת פחמן גבוהה, בינונית, נמוכה, סגסוגת בינונית ריתוך חום אזור מושפע חום, אבל כמה מתכות, כגון פלדה חוזק אולטרה-גבוהה, סגסוגות טיטניום וטיטניום, וכו '. לפעמים פיצוח קר מתרחש גם הריתוך. באופן כללי, נטיית ההתקשות של דרגת הפלדה, תכולת המימן וההפצה של המפרקים המרותכים, כמו גם המפרקים נתונים למצב של הלחץ הגובל הוא שלושת הגורמים העיקריים של ריתוך פלדה בחוזק גבוה לייצור סדקים קרים. הארגון המרטנסיטי שנוצר לאחר ריתוך תחת פעולת מימן יסודי, יחד עם מתח המתיחה, נוצרים סדקים קרים. היווצרותו היא בדרך כלל דרך הגביש או לאורך הגביש. סדקים קרים מסווגים בדרך כלל כסדקי אצבעות, סדקים מתחת לריתוך וסדקים בשורש.
מניעה ובקרה של סדקים קרים יכולים להיות מההרכב הכימי של חומר העבודה, בחירת חומרי הריתוך ואמצעי תהליך בשלושה היבטים. צריך לנסות לבחור חומרים עם שווה ערך פחמן נמוך יותר; יש לבחור חומרים מתכלים לריתוך עם אלקטרודות מימן נמוכות, ריתוכים צריכים להיות מתאימים עם חוזק נמוך, עבור נטייה גבוהה לפיצוח קר של החומר ניתן לבחור גם מתכלים לריתוך אוסטניטי; שליטה סבירה של אנרגיית הקו, חימום מוקדם וטיפול לאחר חום היא למנוע ולשלוט בפיצוח הקר של אמצעי התהליך.
בייצור ריתוך עקב שימוש בפלדה, חומרי ריתוך, סוגים שונים של מבנים, פלדה, כמו גם בנייה של תנאים ספציפיים שונים, ייתכנו מגוון צורות של סדקים קרים. עם זאת, הדבר העיקרי שנתקל לעתים קרובות בייצור הוא פיצוח מושהה.

ישנן שלוש צורות של פיצוח מושהה:
(1) סדקי אצבע ריתוך - סוג זה של סדק מקורו במפגש בין המתכת הבסיסית לריתוך, וישנו אזור ריכוז מתח ברור. כיוון הסדק הוא לעתים קרובות מקביל לתעלת הריתוך, בדרך כלל מתחיל משטח אצבע הריתוך לעומק חומר האב.
(2) סדקים מתחת לתעלת הריתוך - סדק זה מתרחש לעתים קרובות בנטייה להתקשות, תכולת מימן גבוהה יותר של האזור המושפע מחום הריתוך. בדרך כלל כיוון הסדק מקביל לקו ההיתוך.
(3) סדק שורש - סדק זה הוא צורה שכיחה יותר של פיצוח מושהה, מתרחשת בעיקר במקרה של תכולת מימן גבוהה יותר וטמפרטורת חימום מראש לא מספקת. סוג זה של סדק דומה לסדקים בבוהן ריתוך ומקורו בחלק של הריתוך בו ריכוז המתח הוא הגדול ביותר בשורש הריתוך. סדקים בשורש עלולים להתרחש בחלק התבואה הגסה של אזור מושפע החום או במתכת הריתוך.
נטיית ההתקשות של דרגת הפלדה, תכולת המימן של המפרק המרותך ופיזורו, כמו גם מצב המפרק הנתון ללחץ התוחם הם שלושת הגורמים העיקריים המייצרים סדקים קרים בעת ריתוך פלדה בעלת חוזק גבוה. שלושת הגורמים הללו קשורים זה בזה ומחזקים זה את זה בתנאים מסוימים.
נטיית ההתקשות של דרגת הפלדה נקבעת בעיקר על ידי ההרכב הכימי, עובי הלוח, תהליך הריתוך ותנאי הקירור. בעת ריתוך, ככל שנטיית ההתקשות של דרגת הפלדה גדולה יותר, כך גדל הסיכוי ליצור סדקים. מדוע התקשות פלדה גורמת לסדקים? ניתן לסכם את זה בשני ההיבטים הבאים.
א: היווצרות של ארגון מרטנזיט קשיח שביר - מרטנזיט הוא פחמן בתמיסה מוצקה על-רוויה של ברזל, קיימים אטומי פחמן עם אטומים אינטרסטיציאליים בסריג, כך שאטומי הברזל סוטים ממיקום שיווי המשקל, הסריג עובר סטייה גדולה, וכתוצאה מכך הארגון במצב קשה. במיוחד בתנאי ריתוך, סמוך לאזור התפר של טמפרטורת החימום גבוהה מאוד, כך שגידול גרגירי האוסטניט מתרחש ברצינות, כאשר הקירור המהיר, אוסטניט הגס יהפוך למרטנזיט גס. מהתיאוריה של חוזק מתכות ניתן לדעת, מרטנזיט הוא ארגון שביר וקשה, התרחשות של שבר תצרוך פחות אנרגיה, ולכן, מפרקים מרותכים עם נוכחות של מרטנזיט, קל להיווצר ולהרחיב סדקים.
ב: התקשות תיצור יותר פגמי סריג - מספר רב של פגמי סריג נוצרים כאשר המתכת נתונה לתנאים לא מאוזנים תרמית. ליקויי סריג אלו הם בעיקר מקומות פנויים ונקעים. עם עליית המתח התרמי באזור המושפע מהחום המרותך, בתנאי לחץ וחוסר איזון תרמי, יזוזו ויתאספו גם מקומות פנויים וגם נקעים, וכאשר הריכוז שלהם יגיע לערך קריטי מסוים, יווצר מקור סדק. תחת הפעולה המתמשכת של הלחץ, התפשטות תתרחש ברציפות ותיצור סדקים מקרוסקופיים.
מימן הוא אחד הגורמים החשובים הגורמים לפיצוח קר של ריתוך פלדה בחוזק גבוה, ויש לו את המאפיין של עיכוב, לכן, בספרות רבות הסדק המושהה הנגרם על ידי מימן נקרא "פיצוח מימן". מחקרים ניסיוניים הוכיחו שככל שתכולת המימן במפרקים מרותכים מפלדה בעלת חוזק גבוה גבוהה יותר, כך גדלה הרגישות לסדקים, כאשר תכולת המימן המקומית תגיע לערך קריטי מסוים, יתחילו להופיע סדקים, וערך זה נקרא מימן קריטי. תכולת סדקים [H]cr.
ערכים שונים של פיצוח קר פלדה [H]cr שונה, זה קשור להרכב הכימי של פלדה, פלדה, טמפרטורת חימום מראש ותנאי קירור.
1: בעת ריתוך, לחות בחומר הריתוך, חלודה ושמן בשיפוע הריתוך, ולחות הסביבה הם כולם גורמים להעשרת מימן בריתוך. בדרך כלל כמות המימן בחומר הבסיס ובתיל קטנה מאוד, בעוד שלא ניתן להתעלם מהלחות בעור השטף של האלקטרודה ומהלחות באוויר, ולהפוך למקור העיקרי להעשרת מימן.
2: מימן בארגוני מתכת שונים ביכולת המסיסות והדיפוזיה שונה, המימן במסיסות האוסטניט גדולה בהרבה ממסיסות הפריט. לכן, כאשר ריתוך מאוסטניט למעבר פריט, מסיסות המימן מתרחשת ירידה פתאומית. יחד עם זאת, קצב הדיפוזיה של מימן הוא הפוך, מאוסטניט למעבר פריט גדל לפתע.
ריתוך בטמפרטורות גבוהות תהיה כמות גדולה של מימן מומס בבריכה המותכת, בתהליך הקירור וההתמצקות שלאחר מכן, עקב הירידה החדה במסיסות, מימן מנסה לברוח, אך בגלל הקירור מהיר מאוד, כך שהמימן מאוחר מדי להימלט ונשמר במתכת הריתוך ביצירת מימן דיפוזיה.

4. קריעה למינרית
האם פיצוח פנימי בטמפרטורה נמוכה. מוגבל למתכת הבסיס של הצלחת העבה או האזור המושפע מחום הריתוך, המתרחשת בעיקר במפרקים מסוג "L", "T", "+". מוגדר כלוח פלדה עבה מגולגל לאורך עובי כיוון הפלסטיות אינו מספיק כדי לעמוד בכיוון של מתח התכווצות הריתוך והתרחש במתכת הבסיס של סדק קר דמוי מדרגה. בדרך כלל בשל לוח פלדה עבה בתהליך הגלגול, כמה תכלילים שאינם מתכתיים בתוך הפלדה התגלגלו במקביל לכיוון הגלגול של תכלילי הלהקה, תכלילים אלה נגרמו על ידי לוח הפלדה במאפיינים המכניים של המוליכות של כל אחד מהם. מניעה ובקרה של קריעה למינרית בבחירת החומרים ניתן לבחור מפלדה מעודנת, כלומר, בחירת z לביצועים הגבוהים של לוח הפלדה, ניתן גם לשפר את צורת עיצוב המפרק, כדי למנוע ריתוך חד צדדי, או כדי לשאת z לצד הלחץ מחוץ לשיפוע.
קריעה למינרית ופיצוח קר שונה, זה מייצר ולרמת חוזק הפלדה אין שום קשר, בעיקר לכמות התכלילים בפלדה ופיזור המורפולוגיה. צלחת פלדה עבה מגולגלת בדרך כלל, כגון פלדה דלת פחמן, פלדה בעלת חוזק גבוה מסגסוגת נמוכה, ואפילו לוחית סגסוגת אלומיניום יופיעו בקרע הלמינרי. על פי המיקום של קריעה למינרית ניתן לחלק באופן גס לשלוש קטגוריות:
הקטגוריה הראשונה היא היווצרות של קריעה למינרית הנגרמת על ידי סדקים קרים בבוהן הריתוך או בשורש הריתוך באזור הריתוך המושפע מהחום.
הקטגוריה השנייה היא אזור מושפע חום הריתוך לאורך פיצוח התכלילים, הוא קריעה למינרית ההנדסית הנפוצה ביותר.
הקטגוריה השלישית היא רחוקה מהאזור המושפע מחום בחומר הבסיס לאורך סדקי התכלילים, בדרך כלל יותר במבנה הלוח העבה עם יותר תכלילים של פתיתי MnS.
מורפולוגיה של קריעה למינרית ותכלילים מהסוג, הצורה, התפוצה, כמו גם מיקומו של מערכת יחסים קרובה. כאשר כיוון הגלגול לאורך תכלילי ה-MnS המתקלפים דומיננטי, לקריעה למינרית יש מדרגה ברורה, כאשר תכלילי הסיליקט דומיננטיים בקו ישר, כגון תכלילי Al דומיננטיים בשלב לא סדיר.

ריתוך מבנה צלחת עבה, במיוחד חיבורים מסוג T ומפרקים בזווית, בתנאים מוגבלים קשיחים, התכווצות הריתוך תהיה בכיוון של עובי חומר הבסיס כדי לייצר מתח ומתח רב, כאשר המתח עולה על הפלסטיק יכולת העיוות של המתכת הבסיסית, התכלילים ומטריצת המתכת יופרדו ממטריצת המתכת ומתרחשים פיצוח מיקרו, במתח ממשיך לשחק את התפקיד של קצה הסדק לאורך מישור של התרחבות התכלילים ממוקמים, היווצרות של מה שנקרא "פלטפורמה".
ישנם גורמים רבים המשפיעים על קריעה למינרית, בעיקר בהיבטים הבאים:
1: תכלילים לא מתכתיים מסוג, כמות והתפלגות של מורפולוגיה היא הגורם החיוני לקריעה למינרית, היא נגרמת על ידי האנזיטרופיה של פלדה, תכונות מכניות של ההבדלים הבסיסיים.
2: מתח מרותך בכיוון Z מבנים מרותכים עבי קירות בתהליך הריתוך כדי לעמוד בלחץ כליאה שונה בכיוון Z, לחץ ועומס שיורי לאחר ריתוך, הם נגרמים על ידי התנאים המכניים של קריעה למינרית.
3: בדרך כלל מאמינים שהשפעת המימן נמצאת בקרבת האזור המושפע מחום, הנגרמת על ידי פיצוח קר להפוך לקריעה למינרית, מימן הוא גורם משפיע חשוב.
מכיוון שההשפעה של קריעה למינרית גדולה מאוד, הנזק הוא גם חמור מאוד, ולכן יש צורך להכריע במידת הרגישות של פלדה לקריעה למינרית לפני הבנייה.
שיטות הערכה נפוצות הן כיווץ מקטע מתיחה בכיוון Z ושיטת מתח קריטית בכיוון Z. על מנת למנוע קריעה למינרית, כיווץ הקטע לא צריך להיות פחות מ-15%, בדרך כלל מקווה ש-= 15 ~ 20% מתאים, כאשר 25%, שהקריעה האנטי-למינרית מצוינת.
כדי למנוע קריעה למינרית, יש לנקוט באמצעים בעיקר מההיבטים הבאים:
ראשית, ניתן להמיס בשיטות של ביטול גופרית של ברזל בשימוש נרחב בזיקוק פלדה, ופיזור גז בוואקום, מתוך תכולת הגופרית של רק {{0}}.003 ~ 0.005% מפלדה בעלת רמת גופרית נמוכה במיוחד, והחלק שלה מתכווץ ( כיוון Z) יכול להגיע ל-23 ~ 25%.
שנית, שליטה בצורת תכלילי הגופרית היא הפיכת MnS ליסודות אחרים של גופרית, כך שקשה להתארך בגלגול חם, ובכך להפחית את האנזיטרופיה. נכון לעכשיו, היסודות הנוספים בשימוש נרחב הם יסודות סידן ואדמה נדירים. עם הטיפול הנ"ל, ניתן לייצר את הפלדה עם כיווץ מקטע בכיוון Z של 50 עד 70% כדי לעמוד בפני לוחית פלדה קורעת למינציה.
שלישית, מנקודת המבט של מניעת קריעה למינרית, תהליך התכנון והבנייה נועד בעיקר למנוע מתח וריכוז מתח בכיוון Z, והאמצעים הספציפיים מתייחסים בדוגמה הבאה:
(1) צריך לנסות למנוע ריתוך חד צדדי, במקום ריתוך דו צדדי יכול להקל על מצב הלחץ של אזור השורש של הריתוך, על מנת למנוע ריכוז מתח.
(2) שימוש בריתוכי פילה סימטריים עם פחות ריתוך במקום מרותך כמות גדולה של ריתוך מלא דרך הריתוך, כדי לא לייצר מתח יתר.
(3) השיפוע צריך להיעשות בצד הנתון ללחץ בכיוון Z.
(4) עבור מפרקים מסוג T, ניתן לערום מראש שכבה של חומר ריתוך בעל חוזק נמוך על הצלחת הצולבת כדי למנוע סדקים בשורש הריתוך, וגם למתן את מתח הריתוך.
(5) על מנת למנוע קריעה למינרית הנגרמת על ידי פיצוח קר, יש לנקוט כמה אמצעים למניעת פיצוח קר ככל האפשר, כגון הפחתת כמות המימן, הגדלת החימום המקדים ושליטה בטמפרטורת הביניים.