Горячие трещины чаще образовываются в однофазных аустенитных ста-льных швах и в швах, получаемых при сварке сплавов на никелевой основе, ре-же они наблюдаются в ферритно-мартенситных и ферритных швах, а также в швах, получаемых при сварке углеродных и низколегированных конструк-ционных сталей.
В околошовной зоне горячие трещины могут образоваться при сварке аустенитных однофазных сталей, особенно крупнозернистых или склонных к
сильному росту зерна при воздействии сварочного термического цикла. Наи-более вероятно образование горячих трещин в околошовной зоне при сварке или заварке раковин литья аустенитных сталей и при повышенном содержании в них водорода или плохо растворимых в твердом растворе примесей и их легкоплавких соединений, расположенных в виде пленок или строчек по гра-ницам (зонам срастания) первичных кристаллитов.
Образование горячих трещин обусловлено низкой деформационной спо-собностью металла шва при высоких температурах и возникновением и разви-тием растягивающих напряжений в сварном соединении в момент минималь-ной прочности и пластичности. Способность металла шва сопротивляться обра-зованию горячих трещин, т. е. способность его претерпевать без разрушения лишь упругопластическую деформацию при высоких температурах в процессе сварки, иногда называют технологической прочностью металла. Стойкость данного металла шва против образования горячих трещин определяется соотношением между величиной температурного интервала хрупкости его (ТИХ), минимальной межкристаллитной пластичностью и прочностью металла в температурном интервале хрупкости, а также величиной и интенсивностью нарастания растягивающих напряжений и деформаций (темпом деформации) в шве по мере снижения температуры. Под межкристаллитиой пластичностью металла обычно понимают способность его кристаллитов взаимно проскальзы-вать относительно друг друга под действием напряжений без нарушения метал-лической связи между ними.
Если велик температурный интервал хрупкости и низкие межкристаллит-ная пластичность и прочность металла шва в этом интервале, а возрастание их с понижением температуры отстает от возрастания растягивающих напряжений и деформаций в нем, то под действием последних пластичность металла быстро уменьшается и происходит хрупкое межкристаллитное разрушение - образуется горячая трещина. Чем выше температура металла шва, при которой сжимаю-щие напряжения и деформации в нем переходят в растягивающие, и чем рань-ше возникают и быстрее нарастают эти напряжения, тем при прочих равных условиях большая вероятность образования горячих трещин. Этим, например, объясняют повышенную склонность швов к образованию горячих трещин при увеличении толщины свариваемого металла и при сварке нержавеющей аус-тенитной стали по сравнению с углеродистой конструкционной.
Увеличение температурного интервала хрупкости и снижение высокотем-пературной межкристаллитной пластичности и прочности металла шва может быть обусловлено как отмечалось, сегрегацией серы, фосфора, кремния, ниобия в пограничных слоях дендритов вследствие микроскопической ликвации либо сохранением (образованием) по границам дендритов и кристаллитов в процессе кристаллизации шва хрупких и непрочных химических соединений. Чем выше степень развития в металле шва дендритной химической неоднородности по элементам, снижающим высокотемпературную межкристаллитную и межденд-ритную пластичность и прочность металла, или чем больше количество и осо-бенно протяженность непластичных соединений, выделившихся (образовав-шихся) по границам дендритов и кристаллитов в процессе затвердевания метал-ла, тем большая склонность сварного шва к образованию горячих трещин.
Немаловажную роль в повышении склонности сварных швов к образова-нию горячих трещин играет увеличение количества в них водорода, а также крупностолбчатая направленная структура металла. Скопляясь в процессе крис-таллизации шва в неметаллических фазах между дендритами или в микроде-фектах решетки, на межкристаллитных границах либо в образовавшихся мик-роскопических надрывах и ассоциируя в молекулы по мере охлаждения метал-ла (при этом резко возрастает внутреннее давление газа в этих полостях), водо-род тем самым способствует образованию горячих трещин и особенно разви-тию их из микроскопических в макроскопические.
Большая склонность к образованию горячих трещин швов с крупностолб-чатой направленной структурой по сравнению со швами с измельченными (уто-ненными) дендритами (ячейками) и кристаллитами, а тем более по сравнению с мелкозернистой дезориентированной структурой, обусловлена следующими факторами. При одинаковом количестве образовавшейся избыточной фазы с низкой высокотемпературной пластичностью и прочностью или при одина-ковом количестве примеси, обогащающей пограничные слои дендритов и крис-таллитов, удельное количество этой примеси в пограничных слоях или легко-плавких низкопрочных и непластичных ее соединений по границам дендритов и кристаллитов в шве с крупнозернистой структурой больше, чем с мелкозер-нистой из-за меньшей протяженности суммарной поверхности границ в одина-ковом объеме первого шва по сравнению со вторым. Вследствие этого увеличи-вается температурный интервал хрупкости и снижается высокотемпературная межкристаллитная пластичность и прочность металла.
Возможность взаимного поворота (проскальзывания) под действием нап-ряжений столбчатых кристаллитов меньше, чем равноосных, что также обусло-вливает меньшую высокотемпературную межзеренную пластичность шва со столбчатой структурой. Кроме того, в шве со столбчатой структурой более ве-роятное направление растягивающих усилий под большим (более близким к прямому) углом к главным осям дендритов по сравнению со швом с дезориен-тированной структурой.
Склонность к образованию горячих трещин в швах при сварке устенит-ных сталей больше, чем при сварке малоуглеродистых конструкционных. Кро-ме того, установлено что при автоматической сварке с полным проваром аусте-нитной стали температура в центре шва к началу возникновения растягиваю-щих деформаций выше (980° С), чем при ручной сварке (800° С). Следователь-но, при использовании одинаковых сварочных материалов (имеется в виду одинаковые химический состав и структура металла шва) вероятность образо-вания горячих трещин в шве, выполненном автоматической сваркой, больше, чем ручной.
К сказанному следует добавить, что с увеличением толщины свариваемо-го дугой металла возникающие сварочные напряжения приобретают все больший объемный характер, что повышает вероятность образования горячих (равно, как и холодных) трещин.
Горячие трещины, образующиеся в однофазных аустенитных швах в подсолидусной области в результате развития химической и фической неод-нородности, называют подсолидусными. При максимально возможном умень-шении содержания вредных примесей в шве (серы, углерода, фосфора, водо-рода, кремния) и закреплении с помощью специального легирования дефектов кристаллической решетки можно предотвратить или уменьшить вероятность образования таких трещин.
