I. Que sont les fissures à chaud en soudage ?
Les fissures à chaud de soudage se produisent principalement à haute température, près de la ligne de solidus, et se caractérisent par leur distribution le long des joints de grains. Elles peuvent parfois se former le long des joints de polygonisation à des températures inférieures à la ligne de solidus. Elles apparaissent généralement dans le métal fondu, mais peuvent aussi se former dans la zone affectée thermiquement (métal de base) adjacente à la ligne de fusion. Selon le mécanisme, la morphologie et la plage de température de leur formation, les fissures à chaud de soudage peuvent être classées en quatre types : fissures de solidification, fissures de liquéfaction, fissures de polygonisation et fissures de perte de ductilité.
II. Quelles sont les différences entre les fissures à chaud et les fissures à froid ?
1. Différentes températures et durées de formation
Les fissures à chaud apparaissent généralement lors de la cristallisation de la soudure. Les fissures à froid, quant à elles, se produisent généralement lorsque la pièce soudée refroidit à une température de 200 à 300 °C. Certaines apparaissent immédiatement après le soudage, tandis que d'autres peuvent se manifester après un délai allant de plusieurs heures à plusieurs semaines, voire plus ; c'est pourquoi les fissures à froid sont également appelées fissures différées.
2. Différents emplacements et directions de formation
La plupart des fissures à chaud se forment dans le métal d'apport ; certaines sont longitudinales, d'autres transversales, et il arrive qu'elles s'étendent jusqu'au métal de base. La plupart des fissures à froid se forment dans le métal de base ou sur la ligne de fusion ; la plupart sont longitudinales, et quelques-unes sont transversales.
3. Différentes caractéristiques d'apparence
La surface de rupture des fissures à chaud présente une coloration oxydée caractéristique. La surface de rupture des fissures à froid est brillante et ne présente aucune coloration oxydée.
4. Structure métallographique différente
Les fissures à chaud sont toutes des fissures intergranulaires. Les fissures à froid pénètrent à l'intérieur des grains, c'est-à-dire qu'il s'agit de fissures transgranulaires, bien que certaines soient également des fissures intergranulaires.
III. Comment se forment les fissures à chaud ?
Premièrement, la ségrégation des composés eutectiques à bas point de fusion : Les composés eutectiques à bas point de fusion formés par les réactions métallurgiques des éléments d'impuretés soufre (S) et phosphore (P) dans l'acier présentent une ségrégation macroscopique importante, formant souvent un film liquide au centre de la soudure.
Deuxièmement, l'influence des contraintes de soudage : les contraintes de traction générées par le chauffage et le refroidissement irréguliers lors du soudage favorisent la rupture et la fissuration du film liquide. Troisièmement, d'autres facteurs entrent en jeu : les propriétés thermophysiques différentes des matériaux induisent des contraintes de soudage différentes ; les apports de chaleur varient selon les méthodes et les paramètres de soudage ; enfin, le coefficient de forme du cordon de soudure influe considérablement sur la ségrégation.
Quatrièmement, comment prévenir la formation de fissures à chaud ?
1. Mesures métallurgiques
Les mesures métallurgiques consistent principalement à limiter la composition chimique de la soudure. Afin de réduire la formation d'eutectiques à bas point de fusion, les teneurs en soufre (S) et en phosphore (P) doivent être réduites au minimum, la teneur en carbone de la soudure diminuée et la teneur en manganèse du fil d'apport augmentée. Par ailleurs, la microstructure de la soudure doit être modifiée. Il est impossible d'éliminer complètement les impuretés nocives ou d'empêcher totalement la formation d'eutectiques à bas point de fusion. C'est pourquoi, pour prévenir la fissuration sous contrainte de traction, des éléments d'alliage spécifiques sont souvent ajoutés au métal d'apport afin d'ajuster sa composition chimique et de former une structure biphasée. Ceci perturbe la direction de cristallisation du métal d'apport, empêchant la concentration d'eutectiques à bas point de fusion et réduisant ainsi la formation de fissures à chaud.
2. Mesures de processus
1) Réduire le taux de fusion, c'est-à-dire réduire la dilution. Lors du soudage de la première couche d'une soudure multicouche, la forte proportion de métal de base fondue augmente la teneur en carbone, soufre et phosphore, ce qui la rend sujette à la fissuration à chaud.
2) Limiter la surchauffe. La surchauffe du bain de fusion favorise l'apparition de fissures à chaud. Réduire l'apport de chaleur en utilisant un faible courant de soudage et une vitesse de soudage lente. Ne pas réduire l'apport de chaleur en augmentant la vitesse de soudage, tout en veillant à une bonne formation de la soudure.
3) Choisissez une séquence et une direction de soudage appropriées afin de réduire les contraintes. En général, des soudures convexes de petite taille permettent de réduire la sensibilité aux fissures.
4) Utilisez des électrodes et des flux basiques. En effet, les scories issues de ces électrodes et flux possèdent de fortes propriétés de désulfuration.
En résumé, la méthode fondamentale pour prévenir les fissures à chaud consiste à réduire la quantité d'eutectiques à bas point de fusion, à prendre des mesures appropriées pour réduire la contrainte de traction de soudage, à contrôler raisonnablement le coefficient de forme du cordon de soudure et à réduire le courant de soudage, réduisant ainsi l'apparition de fissures à chaud.