регулировать выбором режима подогрева, последовательности наложения швов, а также изменением формы и размеров конструкции.

Итак, с позиций закалочной гипотезы возникновение холодных трещин объясняется следующим образом:

1)переохлаждение аустенита в некоторых зонах сварного соединения приводит к тому, что перестройка решетки т-железа в решетку а-железа и образование мартенситных структур в этих зонах совершаются при низких температурах, когда металл уже обладает высокой прочностью и упругостью;

2)превращение аустенита в мартенсит сопровождается увеличением объема металла, значительным повышением его прочности и резким снижением пластичности;

3)образующиеся объемы мартенсита стремятся расшириться, но, встречая сопротивление слоев окружающего металла, сами оказываются сжатыми;

4)между различными зонами сварного соединения возникает сложное поле собственных напряжений и деформаций, которые при низкой пластичности металла этих зон вызывают в нем трещины.

В образовании холодных трещин при сварке закаливающихся сталей значительна роль водорода. Растворенный в металле атомарный водород легко диффундирует в области с меньшей его концентрацией — в наружную поверхность шва, затем, покидая шов,— в околошовиую зону и в различные несплошности, имеющиеся в металле (поры, микропустоты и др.). Если в околошовной зоне закалочных структур нет, водород перемещается далее, в глубь металла, не проявляя охрупчивающего действия. Если же закалочная структура в околошовной зоне образовалась, водород задерживается здесь, так как в мартенсите диффузионная подвижность его невелика (в несколько раз меньше, чем в феррито-перлит-ной стали). Скапливаясь в микропустотах и переходя в молекулярную форму, водород постепенно развивает в них высокое давление, создающее в окружающих объемах металла большие микронапряжения. Полагают также, что охрупчивающее действие водорода связано с адсорбцией его как поверхностно-активного вещества поверхностью металла в микропустотах и в вершинах развивающихся трещин. Существует также мнение, что диффузионно-подвижный водород оказывает охрупчивающее действие, проникая в участки металла, которые находятся под действием максимальных трехосных напряжений. Если при сварке закаливающихся сталей применять аустенитные электроды, то охрупчивающее действие водорода можно значительно снизить. В этом случае водород задерживается в аусте-нитном шве, так как растворимость водорода в аустените повышенная, а диффузионная подвижность невелика.

Представления о природе возникновения холодных трещин значительно расширились, когда стала очевидной связь между их образованием и склонностью закаленной стали к замедленному раз-

рушению, наблюдаемому под действием статической нагрузки при комнатных температурах. В этом случае образование холодных трещин в околошовной зоне рассматривается как процесс постепенного зарождения трещин на границах зерен и дальнейшего их развития как по границам, так и по телу зерен.

В околошовной зоне на поверхностях раздела зерен сопряженности кристаллической решетки нет, а существует высокая концентрация искажений и дефектов кристаллического строения. Добавляемая к этому неупорядоченность строения границ и их локальные искажения, возникающие вследствие мартенситного превращения и скопления водорода в дефектах граничных участков, приводят к тому, что границы зерен обладают пониженным сопротивлением сдвигу в сравнении с телом зерна, а зерна приобретают склонность к упруго-пластическому скольжению по границам при деформировании с малыми скоростями.

Механизм замедленного разрушения поясняет схема Зинера (рис. 189). Вследствие упруго-пластического скольжения зерен по границам, ориентированным в направлении нормальных напряжений а, под действием последних происходит релаксация касательных напряжений т и накопление нормальных напряжений на поперечных границах. Мартенситное превращение (как и понижение температур) исключает развитие упруго-пластических деформаций в прилегающих к границам участках металла

Рис. 189. Схема Зинера.

Вследствие этого

вершины зерен, в которых сходятся скользящие границы и прилегающие к ним поперечные, являются наиболее вероятными местами зарождения холодных трещин. Высокие микронапряжения, возникающие из-за изменения удельного объема при фазовых превращениях и возрастающие с понижением температуры этих превращений, а также наличие водорода, усиливают чувствительность металла К трещинам.

Таким образом, процесс образования холодных трещин определяется двумя факторами:

1)величиной и характером напряжений и деформаций, возникающих вследствие неравномерного нагрева, фазовых и структурных превращений в металле;

2)свойствами (главным образом пластичностью) металла в температурном интервале образования холодных трещин.

Насыщение металла сварного соединения водородом способствует образованию трещин, так как отрицательно влияет как на первый, так и на второй фактор.