Khuyết tật nứt nóng trong hàn

Nứt nóng kết tinh trong hàn

Nứt nóng kết tinh tương đối dài và ít phân nhánh, có độ mở lớn. Nó phụ thuộc vào góc giao nhau của các tinh thể và vào dạng của vũng hàn đang kết tinh. Khi góc giao nhau có giá trị nhỏ thì các tạp chất (lưu huỳnh, phốt pho) tập trung trước bề mặt kết tinh, còn pha lỏng trong vùng tăng kích thước của các tinh thể là tương đối sạch. Nếu góc này lớn thì ở chỗ các tinh thể nhánh cây gặp nhau, các tạp chất sẽ bị "đông cứng" lại. Ngoài ra còn có dạng nứt tế vị có chiều dài nhỏ, xuất hiện tại chỗ các tinh thể hình cột gặp nhau.
Nguyên nhân nút có thể do hiện tượng tách lệch (segregation) các tạp chất như S, P, O và oxít do sự không hoàn thiện của các phản ứng luyện kim khi hàn và do cả sự hòa tan (sự tham gia) của kim loại cơ bản vào mối hàn. Ngoài ra, các nguyên tố được đưa một cách có chủ ý vào kim loại mối hàn như Nb, Cr, B cũng có thể là nguyên nhân nứt nóng do hiện tượng thiên tích mà chúng gây nên.
Các nguyên tố gây tách lệch nói trên có thể tạo thành tạp chất ở dạng pha lỏng, cũng có thể dưới dạng màng mỏng ở trạng thái rắn. Các màng này làm giảm độ bền của tỉnh giới. Ví dụ, khi nồng độ lưu huỳnh cao và nồng độ mangan thấp thì trong vùng giữa các tinh thể nhỏ trong mối hàn sẽ có tạp chất dưới dạng FeS có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn nhiệt độ đường đặc của thép (mà lẽ ra phải là MnS có nhiệt độ nóng chảy 1610 °C). Cũng có thể xuất hiện các hợp chất có tính chất tương tự như cacbosulfit titan Ti4S2C2. Các chất này có thể tạo ra các cùng tích có nhiệt độ nóng chảy thấp. Từ khía cạnh luyện kim, để chống nứt nóng, phải bảo đảm một tỷ lệ tối thiểu nhất định giữa nồng độ mangan và lưu huỳnh trong thép. Với thép cacbon và thép kết cấu hợp kim thấp, tỷ lệ này là 22 khi nồng độ cacbon trong thép là 0,06-0,11%; 30 khi thép chứa 0,11-0,125% C và 60 khi thép chứa 0,15-0,16% C.
Ngoài ra, còn có các tạp chất nội sinh như các màng oxit, ví dụ, khi hàn thép austenit, các màng này có thể đi từ kim loại cơ bản vào mối hàn và trong quá trình kim loại mối hàn kết tinh, chúng làm giảm độ bền liên kết giữa các hạt kim loại trên tinh giới. Các màng này có thể là nguyên nhân hình thành nứt tế vi kim loại mối hàn khi hàn thép kết cấu thông dụng.
Các cùng tinh nóng chảy là nguyên nhân nứt nóng khi hàn thép V, Ti, Nb hoặc Cr. Sau khi mối hàn kết tinh, trên bề mặt vết nứt tồn tại được hợp kim hóa bằng các nguyên tố có ái lực mạnh với cacbon như các dấu vết cùng tinh (dạng nhánnh cây) của cacbit và cacbonitrit của này. Các nguyên tố có hoạt tính bề mặt cao như B, Sn có thể giảm độ bền liên kết tại tinh giới.

Nứt nóng thiên tích trong hàn

Nứt loại này thường gặp ở thép kết cấu. Thép thường chứa các tạp chất có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn nhiệt độ đường đặc. Khi hàn, một phần các tạp chất như sunphit bị hòa tan (ví dụ, trong vùng ảnh hưởng nhiệt) và tạo thành màng pha lỏng di động dọc theo tinh giới (giữa các hạt sơ cấp austenit). Màng pha lỏng làm giảm độ bền liên kết của vùng tinh giới và dưới ảnh hưởng của ứng suất kéo (do có co ngót khi nhiệt độ giảm) kim loại mối hàn, sẽ hình thành nứt nóng. Thiên tích theo tinh giới thường gặp ở nhiệt độ 1300-1350 °C (nhiệt độ đường đặc của thép là 1400-1480 °C). 
Có thể chia nứt nóng trong vùng ảnh hưởng nhiệt thành 3 loại:nứt thiên tích, nứt do suy giảm độ giãn dài tương đối và nứt do các nguyên nhân khác.
Nứt nóng trong vùng ảnh hưởng nhiệt do thiên tích thường hình thành khi hàn thép kết cấu. Khi nung, độ giãn dài tương đối của hầu hết thép kết cấu không thay đổi, trừ một số loại thép Cr – Mo có | suy giảm độ giãn dài tương đối trong khoảng nhiệt độ 350-450 °C, nhưng không ảnh hưởng đến tính hàn của chúng. Độ giãn dài tương đối. Độ giãn dài tương đối của thép chỉ thực sự giảm khi nhiệt độ tiến tới nhiệt độ đường đặc.Khi nguội, giá trị độ giãn dài tương đối thấp hơn khi nung.Trong quá trình nguội, độ giãn dài tương đối tăng dần nhưng lại giảm trong khoảng nhiệt độ từ 1050-950 °C. Tương quan này là tương tự nhau đối với thép kết cấu thông dụng, thép kết cấu hợp kim thấp và thép austenit. Tuy nhiên, sự hình thành nứt nóng do giảm độ giãn dài tương đối chỉ xảy ra với thép austenit.