I. Hàn vết nứt nóng là gì?
Các vết nứt nóng khi hàn chủ yếu xảy ra ở nhiệt độ cao gần đường hóa rắn và được đặc trưng bởi sự phân bố dọc theo ranh giới hạt. Đôi khi chúng cũng có thể hình thành dọc theo ranh giới đa giác hóa ở nhiệt độ dưới đường hóa rắn. Chúng thường xảy ra bên trong kim loại mối hàn, nhưng cũng có thể xảy ra trong vùng ảnh hưởng nhiệt (kim loại nền) liền kề với đường nóng chảy của mối hàn. Theo cơ chế, hình thái và phạm vi nhiệt độ hình thành vết nứt, các vết nứt nóng khi hàn có thể được chia thành bốn loại: vết nứt đông đặc, vết nứt hóa lỏng, vết nứt đa giác hóa và vết nứt mất độ dẻo.
II. Sự khác biệt giữa vết nứt nóng và vết nứt nguội là gì?
1. Nhiệt độ và thời gian hình thành khác nhau
Các vết nứt nóng thường xảy ra trong quá trình kết tinh của mối hàn. Các vết nứt nguội thường xảy ra khi phần hàn nguội xuống còn 200-300°C. Một số xuất hiện ngay sau khi hàn, trong khi những vết khác có thể bị trì hoãn trong vài giờ đến vài tuần hoặc thậm chí lâu hơn, vì vậy các vết nứt nguội cũng được gọi là vết nứt chậm.
2. Vị trí và hướng hình thành khác nhau
Hầu hết các vết nứt nóng xảy ra trong kim loại mối hàn; một số là vết nứt dọc, một số là vết nứt ngang, và đôi khi vết nứt nóng có thể lan vào kim loại nền. Hầu hết các vết nứt nguội xảy ra trong kim loại nền hoặc trên đường nóng chảy, hầu hết là vết nứt dọc, và một số ít là vết nứt ngang.
3. Đặc điểm ngoại hình khác nhau
Bề mặt vết nứt do nung nóng có màu oxy hóa đặc trưng. Bề mặt vết nứt do nguội thì sáng bóng và không có màu oxy hóa.
4. Cấu trúc luyện kim khác nhau
Các vết nứt nóng đều là vết nứt giữa các hạt. Vết nứt nguội xuyên vào bên trong các hạt, tức là nứt xuyên hạt, mặc dù một số cũng là vết nứt giữa các hạt.
III. Các vết nứt nóng được hình thành như thế nào?
Thứ nhất, sự phân tách các hợp chất eutectic có điểm nóng chảy thấp: Các hợp chất eutectic có điểm nóng chảy thấp được hình thành do các phản ứng luyện kim của các nguyên tố tạp chất lưu huỳnh (S) và phốt pho (P) trong thép thể hiện sự phân tách vĩ mô nghiêm trọng, thường tạo thành một lớp màng lỏng ở trung tâm mối hàn.
Thứ hai, ảnh hưởng của ứng suất hàn: Ứng suất kéo sinh ra do quá trình gia nhiệt và làm nguội không đều trong quá trình hàn thúc đẩy sự đứt gãy và nứt vỡ của màng chất lỏng. Thứ ba, một số yếu tố khác bao gồm các tính chất nhiệt vật lý khác nhau của các vật liệu khác nhau, dẫn đến các ứng suất hàn khác nhau; các phương pháp hàn và thông số quy trình khác nhau dẫn đến lượng nhiệt đầu vào khác nhau; và hệ số hình dạng mối hàn có tác động đáng kể đến sự phân tách.
Thứ tư, làm thế nào để ngăn ngừa sự hình thành các vết nứt nóng?
1. Các biện pháp luyện kim
Các biện pháp luyện kim chủ yếu liên quan đến việc hạn chế thành phần hóa học của mối hàn. Để giảm xu hướng hình thành eutectic có điểm nóng chảy thấp trong mối hàn, hàm lượng lưu huỳnh (S) và phốt pho (P) cần được hạn chế tối đa; hàm lượng cacbon trong mối hàn cần được giảm, và hàm lượng mangan trong dây hàn cần được tăng lên. Thứ hai, cấu trúc vi mô của mối hàn cần được thay đổi. Không thể loại bỏ hoàn toàn các tạp chất có hại hoặc ngăn chặn hoàn toàn sự hình thành eutectic có điểm nóng chảy thấp. Do đó, để ngăn ngừa nứt dưới ứng suất kéo, các nguyên tố hợp kim đặc biệt thường được thêm vào kim loại hàn để điều chỉnh thành phần hóa học của nó, tạo thành cấu trúc hai pha trong mối hàn. Điều này làm gián đoạn hướng kết tinh của kim loại hàn, ngăn chặn sự tập trung của eutectic có điểm nóng chảy thấp và do đó làm giảm sự hình thành các vết nứt nóng.
2. Các biện pháp quy trình
1) Giảm tỷ lệ nóng chảy, nghĩa là giảm độ pha loãng. Khi hàn lớp đầu tiên của mối hàn nhiều lớp, tỷ lệ lớn kim loại nền nóng chảy vào mối hàn làm tăng hàm lượng cacbon, lưu huỳnh và phốt pho, khiến nó dễ bị nứt nóng.
2) Hạn chế quá nhiệt. Quá nhiệt vùng nóng chảy dễ gây nứt nóng. Giảm lượng nhiệt đầu vào bằng cách sử dụng dòng hàn nhỏ và tốc độ hàn thấp. Không nên giảm lượng nhiệt đầu vào bằng cách tăng tốc độ hàn, đồng thời đảm bảo mối hàn được hình thành đúng cách.
3) Chọn trình tự và hướng hàn hợp lý để giảm thiểu sự cản trở. Nói chung, các mối hàn lồi nhỏ hơn có thể giảm độ nhạy cảm với vết nứt.
4) Sử dụng điện cực và chất trợ dung kiềm. Điều này là do xỉ của điện cực và chất trợ dung kiềm có khả năng khử lưu huỳnh mạnh.
Tóm lại, phương pháp cơ bản để ngăn ngừa nứt nóng là giảm lượng hợp kim eutectic có điểm nóng chảy thấp, thực hiện các biện pháp thích hợp để giảm ứng suất kéo khi hàn, kiểm soát hợp lý hệ số hình dạng đường hàn và giảm dòng điện hàn, từ đó giảm thiểu sự xuất hiện của nứt nóng.