2.7. Анализ природы и механизма образования дефектов металлургического происхождения: пор, оксидных включений, горячих трещин

Основная реальная причина появления пор при сварке магниевых сплавов — выделение водорода, образующегося при разложении остатков влаги, содержащейся в частицах оксидной пленки, замешанных в ванну при расплавлении основного и присадочного металлов. При таком механизме образования пор (характерном для сплава АМг6) водород выделяется в молекулярной форме, минуя стадию растворения. Количество несплошностей, образующихся при охлаждении, зависит от количества частиц оксидной пленки, замешиваемых в ванну в процессе сварки, и от запаса имеющейся влаги в оксидной пленке.

В качестве основных мер борьбы с пористостью при сварке магниевых сплавов могут быть рекомендованы меры, направленные на уменьшение количества частиц оксидной пленки, замешиваемых в ванну (уменьшение поверхности основного и при­садочного металлов, участвующих в образовании шва), а также применение рациональной обработки поверхности проволоки и кромок свариваемых изделий.

При кристаллизации чистого магния в металле швов образуется грубая крупнокристаллическая структура. Эта тенденция сохраняется и при кристаллизации многих сплавов и в первую очередь сплавов, не содержащих модификаторов.

Большинство элементов обладает ограниченной растворимостью в магнии и образует с магнием системы с эвтектикой. При скорости охлаждения 50—100 °С/мин неравновесные эвтектики в двойных сплавах Mg—Al и Mg—Zn появляются при содержании 0,1 % A и 0,3 % Zn, в то время как в равновесных условиях эвтектика в этих сплавах возникает соответственно при 12,4 и 8,7%. Появление эвтектики по границам зерен в виде тонких сплошных прослоек часто приводит к образованию горячих трещин.

Повышение сопротивляемости сплавов образованию горячих трещин во многих случаях достигается введением в их состав модификаторов. Важным средством металлургического воздействия с целью предупреждения горячих трещин служит ограничение в сплавах примесей, способствующих выделению эвтектик.

С целью предотвращения образования горячих трещин в некоторые сплавы вводят добавки редкоземельных элементов, и в частности лантана, в количествах 0,5—1 %. Благоприятное действие лантана объясняется повышением пластичности сплавов в интервале твердо-жидкого состояния.

На склонность к образованию горячих трещин большое влия­ние оказывает интервал кристаллизации сплава, который, как правило, зависит от содержания основных легирующих элементов. Уточнение их содержания в сплаве в пределах марки иногда позволяет заметно сократить ТИХ и повысить стойкость к образованию горячих трещин.

Большинство магниевых сплавов обладает склонностью к росту зерна при нагреве. При сварке многих магниевых сплавов, особенно не содержащих модификаторов в околошовных зонах, наблюдается заметный рост зерна.

При сварке магниевых сплавов, упрочняемых термообработкой, наряду с ростом зерна в околошовных зонах возможен распад твердого раствора и оплавление границ зерен. Эти процессы приводят к существенному разупрочнению металла околошовной зоны (до 0,7—0,9 прочности основного металла) и иногда к обра­зованию трещин. Степень разупрочнения металла в околошовной зоне зависит от принятого термического цикла сварки и состава свариваемого металла.

В связи с высоким коэффициентом температурного расширения магниевых сплавов при местном нагреве, характерном для сварки, в соединениях возникают значительные напряжения, вызывающие коробление конструкций. При сварке с жестким закреплением соединяемых элементов вследствие этих причин возможно образование трещин. Для предупреждения трещин и уменьшения коробления в некоторых случаях рекомендуется сварка конструкций с подогревом, а иногда и последующая их термообработка для снятия напряжений.