Примеси и макроструктура металла
Вместе с неоднородностью макроструктуры металлу сварных соединений характерна хим неоднородность (сегрегация).
В литом металле шва, содержащем легкоплавкие примеси, развивается обычная сегрегация (ликвация), либо повышение концентрации примеси в направлении затвердевания. Обычная сегрегация проявляется не только лишь в объеме литого металла, да и в каждом отдельно взятом кристаллите, а конкретно: часть кристаллита, затвердевающая сначала, содержит меньше примеси, чем часть, затвердевающая позднее. Наибольшее количество примеси накапливается в центре сварных швов, где встречаются растущие навстречу друг дружке кристаллиты. Это в особенности приметно при кристаллизации сварочной ванны с узеньким, глубочайшим проплавлением. В итоге по оси шва, в месте стыка кристаллитов, возрастающих с обратных сторон ванны, появляется область завышенной дефектности, в какой накапливаются примеси, поры, включения. При затвердевании широкой сварочной ванны с маленьким проплавлением схема кристаллизации значительно отличается: растущие кристаллиты теснят примеси, концентрирующиеся перед фронтом кристаллизации, на поверхность шва в шлаки. Такие швы содержат меньше изъянов и поболее устойчивы против образования трещинок.
Сразу с обычной сегрегацией в металле сварных швов формируется микроскопичная ячеистая и дендритная сегрегация. Этот вид хим неоднородности связан с надлежащими формами роста кристаллов.
В реальных неравновесных критериях затвердевания сварочной ванны слой расплава перед фронтом кристаллизации обогащен примесями.
Всякий участок поверхности фронта кристаллизации, выдавшийся вперед, оказывается в более подходящих для роста критериях, чем примыкающие. На гладкой поверхности раздела фаз возникают выступы. Боковые диффузионные потоки, возникающие в расплаве около выступов, обедняют примесями верхушки выступов и обогащают боковые грани. Такое рассредотачивание примеси сформировывает в кристаллах ячеистую структуру, состоящую из параллельных частей, вытянутых в направлении кристаллизации, границы ячеек образованы скоплением примесей.
На более поздней стадии затвердевания ячейки разветвляются, на их возникают оси второго и третьего порядка, и ячеистый рост сменяется дендритным (древовидным). Дендритному росту содействуют огромные концентрации примесей в переохлажденном слое. Ячейки в сварных швах свойственны для периферийных участков шва, дендриты — в большей степени для центральной зоны шва.