- Đối với thép cácbon và thép hợp kim thấp để đánh giá nứt nóng thiên tíc hở vùng ảnh hưởng nhiệt ta dùng công thức sau :
c. Tính toán thông số nhạy cảm với nứt tần g:
3.6.4. Chọnvật liệu hàn căn cứ vào độ nhậy xuất hiện vết nứt của vật liệu cơ bản.
Nguyên nhân gây ra vết nứt đối với kim loại liên kết hàn có rất nhiều yếu tố, song có 3 nguyên nhân chính cần phải đánh giá cụ thể đó là:
Lượng khí hyđrô trong mối hàn Biến cứng tại vùng ảnh hưởng nhiệt
• Ảnh hưởng của sự xâm nhập khí hyđrô
Với các kim loại cơ bản thường cấu trúc mạng tinh thể đều là một trong 3 dạng bền vững như sau:
- Khối lập phương diện tâm
- Khối lập phương thể tâm
- Khối lăng trụ lục giác xếp chặt
Tuy vậy hầu hết các loại vật liệu trong chế tạo máy là hợp kim, do vậy mạng tinh thể của chúng có thêm vào các nguyêntố của các nguyên tố kim loại hoặc á kim. Các nguyên tử của các nguyên tố hợp kim này xâm nhập vào mạng tinh thể của kim loại cơ bản tạo thành mạng tinh thể của các hợp kim ở hai dạng sau:
- Mạng tinh thể thay thế: các nguyên tử của nguyên tố hợp kim thay thế các nguyên tử của kim loại cơ bản tại các nút của lưới tinh thể. Ví dụ của dạng này đó là hợp kim vàng – bạc; đồng – niken…
- Mạng tinh thể xen kẽ: khi các nguyên tử của nguyên tố hợp kim nhỏ hơn nguyên tử kim loại cơ bản, chúng có thể nằm xen kẽ tại khoảng trống giữa các nguyên tử kim loại cơ bản mà không cần chiếm chỗ tại các nút lưới. Một lượng nhỏ các bon, nitơ, hyđrô có thể là các nguyên tố hợp kim nằm xen kẽ trong mạng tinh thể sắt và các loại kim loại khác.
Với sự phân tích như trên ta thấy rằng các nguyên tử khí hyđrô rất dễ xâm nhập vào mạng tinh thể của các nguyên tố hợp kim vì chúng có kích thước nhỏ nhất so với các nguyên tố hoá học khác. Khi xâm nhập với một lượng lớn thì các nguyên tử hyđrô sẽ chuyển động vô cùng hỗn loạn và có thể phá vỡ cấu trúc mạng tinh thể, dẫn đến sự xuất hiện vết nứt trong quá trình sau kết tinh khi hàn.
Do vậy, một trong những nguyên nhân chính gây nên hiện tượng nứt đối với thép hợp kim cường độ cao khi hàn đó là do sự xâm nhập của khí hyđrô gây nên, đó là các vết nứt nguội như nứt chân mối hàn, nứt ngang mối hàn, nứt dưới vũng hàn… Do vậy khi hàn ta chọn vật liệu hàn sao cho có ít nhất lượng khí hiđrô xâm nhập vào mối hàn từ vật liệu hàn, lúc này kim loại hàn sẽ có độ nhậy cảm xuất hiện vết nứt thấp hơn.
Để giải quyết vấn đề này, khi chọn vật liệu hàn cần chú ý chọn loại que hàn thép hydrôgen. Đối với hàn tự động khí hyđrô ít nhất. Đồng thời phải tuân thủ các quy tắc về sấy và bảo quản vật liệu hàn, làm sạch bề mặt chi tiết trước khi hàn… Nếu có thể ta
nên chọn các phương pháp hàn sinh ra lượng khí hyđrô thấp như hàn trong khí bảo vệ CO2, Ar, He…
• Ảnh hưởng của hiện tượng biến cứng vùng ảnh hưởng nhiệt
Một nguyên nhân cơ bản nữa dẫn đến sự xuất hiện vết nứt đó chính là sự biến cứng của vùng ảnh hưởng nhiệt. Kim loại có thành phần hơn hợp kim càng cao thì càng dễ xuất hiện cấu trúc mactensit tại vùng thớ hạt thô, như vậy càng dễ xuất hiện vết nứt nguội tại vùng ảnh hưởng nhiệt.
Việc xuất hiện cấu trúc mactensit tại vùng ảnh hưởng nhiệt phụ thuộc rất lớn vào thành phần hoá học của kim loại cơ bản, đồng thời nó cũng phụ thuộc vào tốc độ nguội của vùng hàn sau khi hàn.
Do vậy khi hàn các loại thép hợp kim, ngoài việc chọn chế độ hàn hợp lý, khống chế lượng nhiệt cung cấp, khống chế tốc độ nguội… ta cần chọn vật liệu hàn sao cho có ít nhất có thể các nguyên tố hợp kim làm tăng mạnh tính thấm tôi như molipđen, vonfram, các bon, vanađi… đồng thời tăng bền bằng các nguyên tố khác như niken, crôm, mangan.