Неоднородность структуры металла
Степень развития ячеисто-дендритной хим неоднородности определяется критериями затвердевания (сначала — скоростью остывания) и составом сплавов. Зависимость ячеисто-дендритной неоднородности от скорости остывания при кристаллизации можно представить в виде кривой с максимумом, подходящим средним скоростям остывания (зона II). При малых скоростях остывания (зона I) неоднородность миниатюризируется за счет диффузионного выравнивания, при огромных (зона III) — за счет развития бездиффузионного процесса кристаллизации либо механического захвата примеси.
В спектре реальных скоростей остывания литого металла сварных швов (от единиц до сотен градусов за секунду) бездиффузионный механизм кристаллизации не реализуется. Уменьшение степени хим неоднородности, наблюдаемое при увеличении скоростей остывания, связано с измельчением частей ячеисто-дендритной структуры, в итоге которого состав литого металла усредняется.
Кроме нареченных видов сегрегации в макрообъемах сварных швов наблюдается рассредотачивание примесей слоями, повторяющими форму изотерм. Это явление вызвано конфигурацией скорости роста кристаллитов вследствие неравномерной подачи теплоты в сварочную ванну, временами нарушающей баланс поступления и отвода теплоты, изменяющей скорость остывания. При всем этом вероятны остановка фронта кристаллизации и даже частичное оплавление жесткой фазы. Понижение скорости перемещения фронта кристаллизации уменьшает концентрацию примеси в жесткой фазе. И напротив, ускорение перемещения фронта кристаллизации содействует возрастанию концентрации примеси по сопоставлению с сбалансированной.
Слои с завышенным содержанием примеси отлично приметны в металле шва при дуговой сварке плавящимся электродом и обоснованы каплеобразным поступлением электродного металла, колебаниями ванны, переменами в скорости движения электрода. В особенности ярко слоистость металла шва выражена при использовании импульсных источников теплоты, когда происходит периодическое плавление и затвердевание сварочной ванны.
Металл зоны теплового воздействия более химически однороден, чем литой металл шва, так как в процессе возврата и рекристаллизации не наблюдается существенного перераспределения легирующих частей и примесей. Основной вид хим неоднородности в металле околошовной зоны — скопление примесей либо легирующих добавок по границам зернышек.