Схильність до утворення гарячих тріщин

Однією з основних складностей, яку приходиться переборювати при зварюванні нікелю, є схильність зварних швів до утворення гарячих (кристалізаційних) тріщин. Велика схильність нікелю до утворення гарячих тріщин пов’язана з утворенням на межах крупних зерен, які мають транскристалітну будову, легкоплавких евтектик типа Ni₃S - Ni (Т_пл=645°С), Ni₃P – Ni (Т_пл=880°С). Утворення евтектик призводить до зниження пластичності металу, крихкості та утворенню тріщин при кристалізації.

Всі заходи, що попереджують виникнення гарячих тріщин при зварюванні, повинні бути напрямлені на:

а) зменшення величини деформацій в процесі кристалізації метала шва:

- величина деформації знижується при скорочені зон нагріву виробів, які зварюються, що досягається деяким зменшенням зварювального струму в порівнянні зі струмом, який використовують при зварюванні сталей. Треба зменшувати жорсткість конструкції і обирати такий порядок зварювання елементів, котрий забезпечує вільну усадку швів.

б) покращення деформаційної здатності метала, що кристалізується:

- підвищення деформаційної здатності нікелю в процесі його кристалізації досягається в основному металургійним впливом.

В зв’язку з цим необхідно обмежувати вміст шкідливих домішок (S≤0,001%, Р≤0,005%) в основному металі та в зварювальних матеріалах.

Зниження шкідливого впливу сірки досягається введенням в шов марганцю (зварювальні дроти типа НМц2,5 і НМц5, які вміщують 2,5 і 5% марганцю відповідно). Марганець зв’язує сірку в більш тугоплавке з’єднання.

Для обмеження росту зерна зварювання ведуть на обмеженій погонній енергії і вводять в невеликих кількостях в метал шва модифікатори (Ті, Аl, Мо), які подрібнюють його структуру.

При багатопроходному зварюванні наступні шви необхідно виконувати після повного охолодження попередніх.

Схильність до утворення холодних тріщин

При зварюванні нікелю та нікелевих сплавів з міддю основний метал в зоні термічного впливу не зазнає структурних змін , не загартовується і не має холодних тріщин.

Крихкість

Відомо, що більшість металів і сплавів, в тому числі залізо та вуглецеві сталі, з пониженням температури стають крихкими. Наприклад, ударна в’язкість і відносне видовження конструкційних сталей при понижені температури від 0°С до –100°С зменшуються в 5-10 разів.

Так як в любій реальній зварній конструкції завжди присутні власні напруження та завжди є концентратори, то зниження пластичних властивостей при низьких температурах призводить до появи тріщин, які мають зовсім іншу природу, чим холодні.

На відміну від заліза пластичність нікелю з пониженням температури підвищується. При температурі від 0°С до -253°С σ_в^Ni → 47 кг/мм² → 75 кг/мм²,

δ^Ni → 60% → 87%.

Ця особливість нікелю дозволяє застосовувати його для виготовлення деталей, які працюють при від’ємних температурах.