Автоматическая сварка, 2018, №10



2018 №10 (02)

DOI of Article 10.15407/as2018.10.03

2018 №10 (04)

---

Журнал «Автоматическая сварка», № 10, 2018, с. 17-26

Влияние поверхностно-активных элементов на образование кристаллизационных трещин

В. А. Аношин, В. М. Илюшенко

ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины. 03150, г. Киев, ул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua

На основании анализа физико-химических свойств вредных примесей обобщены представления о механизме их влияния на образование кристаллизационных трещин в различных металлах, заключающимся, во-первых, в обогащении ими границ кристаллитов (остаточной жидкости) на последних стадиях затвердевания, во-вторых, в проявлении эффекта адсорбционного понижения прочности и пластичности. Установлено различие характера кристаллизации однофазных и двухфазных (с эвтектикой) сплавов в обогащении границ кристаллитов вредными примесями. Показано, что наибольшее влияние на образование трещин оказывают удельная поверхностная энергия на границе твердый металл – расплав и границ зерен. Установлено, что на повышенную склонность к образованию кристаллизационных трещин могут влиять и поверхностно-активные легирующие элементы, характеризующиеся теми же физико-химическими свойствами, что и вредные примеси. Формула докритического роста трещины, предложенная Е. Э. Гликманом и др. может служить критерием оценки влияния поверхностно-активных элементов на образование кристаллизационных трещин. Библиогр. 36, табл. 2, рис. 9.
Ключевые слова: кристаллизационные трещины, вредные примеси, физико-химические свойства, эффект адсорбционного понижения пластичности и прочности, коэффициент распределения, обогащение границ зерен, диаграмма состояния, характер кристаллизации, эвтектика

Поступила в редакцию 10.09.2018
Подписано в печать 25.10.2018

Список литературы

1. (1962) Решение совещания по горячим трещинам в сварных соединениях, отливках и слитках. Сварочное производство, 11, 41–43.
2. Подгаецкий В. В., Парфессо Г. И. (1977) Трещины сульфидного происхождения при сварке стали. Киев, Наукова думка.
3. Прохоров Н. Н. (1976) Физические процессы в металлах при сварке. Т. 2. Внутренние напряжения, деформации и фазовые превращения, Москва, Металлургия.
4. Drezet J.-M., Allehaux D. (2008) Application of the Rappaz-Drezet-Gremaud Hot Tearing Criterion to Welding of Aluminium Alloys. T. Boellinghaus. H. Herold. Care E. Cross Joohn C. Lippald (Eds.) Hot Cracking Phenomena in Welds II. Springez-Verlag Berlin Heidelberg, pp. 19–37.
5. Новиков И. И. (1966) Горячеломкость цветных металлов и сплавов. Москва, Наука.
6. Brooks J. A., Lambert F. J. (1978). The Effects of Phosphorus, Sulfur and Ferrite Content on Weld Cracking of Type 309 Stainless Steel. Welding Research Supplement, May, 139–143.
7. Nishimoto K., Saida K., Kiuchi K., Nakayama J. (2011) Influence of Minor and Impurity Elements on Hot Cracking Susceptibility of Extra High-Purity Type 310 Stainless Steels. J. Lippold. T. Böllinghaus. Care E. Cross. (Eds.) Hot Cracking Phenomena in Welds. Springez-Verlag Berlin Heidelberg, pp. 183–207.
8. Bernasovsky P. (2005) Contribution to HAZ Liquation Cracking of Austenitic Stainless Steels. Böllinghaus T. Herold H. (Eds.) Hot Cracking Phenomena in Welds. Springez-Verlag Berlin Heidelberg, pp. 84–103.
9. Аношин В. А., Илюшенко В. М., Бондаренко А.Н. и др. (2014). Комплексная оценка влияния основных примесей на свариваемость меди. Автоматическая сварка, 11, 27–30.
10. Ниженко В. И., Еременко В Н. (1964) О поверхностной активности присадок в жидких металлах. Порошковая металлургия, 2 (20), 11–18.
11. Вайсбурд С. Е. (1965) Поверхностные свойства бинарных металлических расплавов Fe–S, Co–S, Ni–S. Поверхностные явления в расплавах и возникающих из них твердых фазах. Нальчик, Кабардино-балкарское книжное изд-во, сс. 333–337.
12. Ростокер У., Мак-Коги Дис. Маркус Г. (1962). Хрупкость под действием жидких металлов. Москва, Изд-во иностранной литературы.
13. Ниженко В. И., Флока Л. И. (1981). Поверхностное натяжение жидких металлов и сплавов. Москва, Металлургия.
14. Тиллер У. А. (1968). Глава IV. Затвердевание. Физическое металловедение. Кан (ред.). Вып. II. Фазовые превращения. Металлография. Москва, Мир, сс. 155–226.
15. Бартел И., Буриг Э., Хайн. К. и др. (1987). Кристаллизация из расплавов. Справочное издание. Москва, Металлургия.
16. Хансен М., Андерко К. (1962). Структура двойных сплавов. Т.1, 2. Москва, Металлургиздат.
17. Лихтман В. И., Щукин Е. Д., Ребиндер П. А. (1962). Физико-химическая механика металлов. Москва, АН СССР.
18. Гликман Е. Э., Горюнов Ю. В., Дёмин В. М., Сарычев К. Ю. (1976) Кинетика и механизм разрушения меди при деформации в поверхностно-активных расплавах. Изв. вузов СССР. Физика, 5, 7–23.
19. Мовчан Б. А. (1970). Границы кристаллитов в литых металлах и сплавах. Киев, Техніка.
20. Powell B. D., Mukura H. (1973). The segregation of bismuth to grain boundaries in copper-bismuth alloys. Acta Met., 21, 1151–1156.
21. Карманчук В. И., Жердев А. М., Фридман Л. П. и др. (1979). О причинах трещинообразования в бескислородных медных слитках непрерывного литья. Цветные металлы, 6, 58–69.
22. Аношин В. А., Илюшенко В. М., Лукьянченко Е. П. (2018). Влияние основных примесей на образование трещин при сварке медно-никелевых сплавов и наплавке монель–металла на сталь. Автоматическая сварка, 4, 14–17.
23. Аношин В. А., Илюшенко В. М., Руденко В. Н. (1973). Влияние серы на образование трещин при сварке монеля и никеля. Там же, 11, 74–75.
24. Аношин В. А., Гуревич С. М., Илюшенко В. М., Баранова В. Н. (1981). Влияние поверхностно-активных элементов на деформационную способность никеля и монеля. Там же, 7, 46–48.
25. Гуревич С. М., Аношин В. А., Илюшенко В. М., Витман Д. В и др. (1970). Влияние церия на склонность монель–металла к образованию трещин. Там же, 1, 72–73.
26. Чалмерс Б. (1968). Теория затвердевания. Москва, Металлургия.
27. Рабкин Д. М., Фрумин И. И. (1950). Причины образования горячих трещин в сварных швах. Автоматическая сварка, 2, 3–43.
28. Попель С. И., Царевский Б. В., Павлов В. В. и др. (1976). О взаимном влиянии кислорода и серы на их поверхностную активность в железе. Физическая химия раздела контактирующих фаз. Киев, Наукова думка.
29. Задумкин С. Н., Карашаев А. А. (1965) .Связь между поверхностными энергиями металлов в твердой и жидкой фазах. Поверхностные явления в расплавах и возникающих из них твердых фазах. Нальчик, Кабардино-балкарское книжное изд-во.
30. Кузнецов В. Д. (1954). Поверхностная энергия твердых тел. Москва, Госиздат.
31. Илюшенко В. М. Аношин В. А., Бондаренко А. Н. и др. (1980). Некоторые вопросы свариваемости сложнолегированных медных сплавов. Докл. I Всесоюзной конф. «Актуальные проблемы сварки цветных металлов». Киев, Наукова думка, сс. 225–229.
32. Мондольфо Л. Ф. (1979). Структура и свойства алюминиевых сплавов. Москва, Металлургия.
33. Дриц М. Е. и др. (1973). О характере взаимодействия скандия с алюминием в богатой алюминием части системы Al–Sc. Изв. АН СССР. Металлы. Москва, Наука, 213–217.
34. Benz M. G., Elliot J. F. (1961). The auskaite solidus and revised iron-carbon diagram. Trns Metallurg Soc. AIME, 221, 2, 323–331.
35. Шадрин Г. Г. (1980). Влияние содержания натрия на горячеломкость сплава 1920 системы Al–Mg–Zn. Технология легких сплавов, 10, 12–14.
36. Ищенко А. Я., Лабур Т. М. (2013). Сварка современных конструкций из алюминиевых сплавов. Киев, Наукова думка.