1)введения второй фазы при условии выделения ее непосредственно в процессе кристаллизации;

2)дополнительного легирования некоторыми легирующими элементами;

3)измельчения первичной структуры путем легирования элементами-модификаторами;

4)повышения чистоты металла по вредным примесям, способствующим образованию легкоплавких фаз;

5)технологических мер.

Вводя в металл шва вторую фазу, добиваются разрушения его транскристаллитного строения и измельчения первичной структуры.

При этом общая протя-

женность границ между кристаллами растет и легкоплавкие эвтектики становятся разобщенными. Вместе с тем тормозится и перемещение несовершенств кристаллической структуры. Это препятствует возникновению подсолидусных трещин.

Чаще всего второй фазой служит первичный феррит, создающий двухфазную аустенито-ферритную структуру металла шва (рис. 201). Наличие первичного феррита не только измельчает структуру металла, но и уменьшает концентрацию 81, Р, в и других примесей в межкристал-литных прослойках за счет большей растворимости этих элементов в феррите. Этим повышается чистота границ кристаллитов и уменьшается опасность образования легкоплавких эвтектик.

На основании многочисленных исследований советских и иностранных ученых установлено, что для придания металлу достаточной стойкости к образованию кристаллизационных трещин нужно иметь в аустенитном шве 2—5% первичного феррита. Если феррита больше, опасность появления горячих трещин уменьшается, однако при работе такого металла в области высоких температур может происходить его охрупчивание, связанное с переходом феррита в хрупкую с-фазу, залегающую по границам зерен аустенита.

Чтобы получить двухфазное строение металла, следует правильно ьыбрать его химический состав. Для этого нужно повысить содержание в шве элементов-ферритизаторов (Сг, Мо, 51, "П, 1ЧЬ, 2т, XV, V, А] и др.) и уменьшить или ограничить содержание элементов-аустенизаторов (С, Мп, N. Си, Со). Основным ферритизатором служит хром. По отношению к нему ферритизирующая способность остальных элементов может быть оценена такими коэффициентами:

Рис. 201. Двухфазная структура металла шва.

аустеннто-ферритиая

0 2 1 6 Є 10 12 14 16 Ю 2022 24 2626 ¡0 3214 36 3140 ЗкЬ,и(а/іентное содержаниецона • %Сг+%Мо*

А1—2; Б1 — 1,5; Мо —- 1,25; \У — 1; N0 — 0,5. Аустенизирующая способность элементов-аустенизаторов по отношению к никелю выразится так: С—30; N — 30; Мп — 0,5. Установив предварительно химический состав металла шва, можно, пользуясь приведенными коэффициентами, приближенно определить его первичную микроструктуру при помощи структурной диаграммы Шеффлера (рис.202).

Если нужно сохранить чисто аустенитную структуру сварного шва, то способами повышения стойкости металла шва к образованию трещин могут быть дополнительное легирование некоторыми элементами и измельчение его первичной структуры. Прежде всего ограничивают содержание в металле Р, Б и 51, но повышают до 0,2—0,3% содержание С. Можно заменить часть никеля марганцем (7—8%). Наконец, дополнительно легируют шов такими элементами, как Мо, \У, N5, N и др. Существует мнение, что эти элементы, имея повышенную энергию активации, снижают диффузионную подвижность атомов в аустените и подавляют возникновение зародышей подсолидусных трещин. Весьма перспективно измельчение первичной структуры однофазных швов. Как показали исследования, хорошие результаты дает воздействие на сварочную ванну ультразвуковых и механических колебаний с частотой 20— 50 кгц, а также введение элементов-модификаторов (например, Бг, Се, Т\, В и др.).

Повысить стойкость аустенитных швов к трещинам можно и технологическими мерами, направленными на изыскание рациональных способов н режимов сварки плавлением, снижающих темп нарастания внутренних деформаций, особенно в ТИХ. Большое значение при этом приобретает форма сварочной ванны, определяющая направление роста осей кристаллитов и ориентацию их границ по отношению к оси шва. В узкой, глубокой и удлиненной сварочной ванне (большая скорость сварки) кристаллиты растут наиболее неблагоприятно — навстречу друг другу с образованием зоны слабины в центре шва. Формируемый в этом случае шов обладает низкой технологической прочностью, так как его деформационная способность в ТИХ существенно снижена.

Следует, однако, отметить, что проблема получения чисто аустенитных швов, стойких к образованию трещин, полностью пока еще не решена.

В ряде случаев кристаллизационные трещины могут возникать и в околошовной зоне (рис. 203). Появление их здесь объясняется

Рис. 202. Структурная диаграмма пых швов (по Шеффлеру).