Особенности первичной кристаллизации и формирования первичной структуры металла шва

Условия кристаллизации шва:

1. Наличие готовых центров кристаллизации в виде оплавленных зерен основного металла.
2. Одновременность кристаллизации, ввод тепла от сварочного источника.
3. Высокий градиент температуры в сварочной ванне (большой перегрев центральной части ванны)
4. Интенсивное перемешивание кристаллизующегося металла.
5. Малый объем сварочной ванны и малое время ее существования в жидком состоянии.
6. Влияние на кристаллизирующийся металл, термодеформационного цикла сварки.

Различают 2 схемы кристаллизации.

1. Пространственная схема кристаллизации.
2. Плоская схема кристаллизации.

Направление роста кристаллитов нормально к фронту кристаллизации. Поэтому при линейном процессе кристаллизации оси кристаллитов направлены по прямой, перпендикулярной плоскому фронту кристаллизации. Такая макроструктура называется линейной.

При плоском процессе кристаллизации оси кристаллитов лежат в плоскости, перпендикулярной цилиндрической поверхности фронта кристаллизации. Макроструктура этого типа называется плоской.

Под схемой кристаллизации понимают форму осей кристаллитов и значение угла 2а между касательными к осям (см. рисунок). Ось кристаллита 1 — воображаемая линия, определяющая форму и направление границ кристаллитов. Форма, ориентировка и размеры кристаллитов могут изменяться в широких пределах в зависимости от технологии сварки и  оказывать существенное влияние на деформационную способность металла шва.

схема кристаллизации
схема кристаллизации

Начало кристаллизации сварочной ванны обусловлено термическим переохлаждением. Дальнейшему росту кристалла способствует концентрационное переохлаждение. В зависимости от величины концентрационного переохлаждения в близи границы сплавления могут возникнуть кристаллы, гомогенного происхождения, а в центральной части сварного шва, под воздействием концентрационного переохлаждения чаще всего кристаллизуются кристаллы гомогенного происхождения.