溶接割れは溶接欠陥の中で最も深刻なタイプです。
溶接割れは、冷間割れ、高温割れ、再熱割れ、層状割れ、応力腐食割れの 5 つの主なカテゴリに厳密に分類されます。
今日は主に冷間ひび割れについてお話します。では、冷間ひび割れとは何でしょうか？
低温割れとは、比較的低温で発生する割れのことです。どのくらい低い温度なのでしょうか？一般的には300℃以下です。「300℃ってかなり高いじゃないか」と思われるかもしれませんが、鋼の融点（合金元素によって異なる約1500℃）や高温割れの発生温度と比較すると、300℃は低い温度です。そのため、溶接継手が300℃以下（マルテンサイト変態開始温度以下）まで冷却された際に発生する割れは、一般的に低温割れと呼ばれます。
冷間割れは主に 3 つのカテゴリに分けられます。
最初のタイプは遅延割れと呼ばれます。これは溶接直後ではなく、一定期間後に発生します。この時間は数時間、数日、あるいは数ヶ月に及ぶ場合もあります。
遅延亀裂はどのように形成されるのでしょうか?
これらは主に、溶接部における拡散性水素含有量の高さによって引き起こされます。工場では、中高炭素鋼や中高合金鋼など、一部の材料では拡散性水素含有量を制御するために低水素溶接棒または溶接ワイヤが求められます。低水素溶接棒または溶接ワイヤは、一般的に遅延割れの発生を防ぐために使用されます。
冷間ひび割れ
2つ目のタイプの冷間割れは、焼入れ硬化脆化割れです。このタイプの割れは、主に相変態過程におけるマルテンサイトによって発生します。
マルテンサイトとは？厳密な学術的定義は、α-Fe中の炭素の過飽和固溶体です。この定義は複雑すぎて理解できません。簡単な例えは、オフィスに4つの座席があるのに、今このオフィスに4人以上が座らなければならないということです。どうすればいいでしょうか？追い払うことはできないので、無理やり押し込むしかありません。この圧迫感は誰もが不快に感じます。したがって、マルテンサイトは比較的強度が高く、硬度も高いです。これは硬化組織です。溶接継手が急冷されると、焼入れ割れが発生しやすくなります。もちろん、マルテンサイトにもラスマルテンサイト、双晶マルテンサイト、板状マルテンサイトなど、多くの種類があり、それぞれ異なる特性を持っています。
一般的に、中炭素鋼、高炭素鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼は焼割れが発生しやすいため、これらの材料を溶接する際には、割れの発生傾向に注意する必要があります。
3つ目のタイプの低温割れは、低延性割れです。これは、低温での収縮ひずみが材料自身の塑性限界を超えた場合に発生します。
例えば、鋳鉄。ご存知の通り、鋳鉄を溶接で補修するのは非常に困難です。なぜでしょうか？鋳鉄は非常に硬い材料であり、材料が硬いほど溶接が難しく、低延性割れが発生しやすくなります。したがって、鋳鉄を溶接する際には、適切な鋳鉄溶接棒または溶接ワイヤを選択することが不可欠です。そうしないと、低延性割れが発生する可能性が高くなります。
今回のエピソードはこれで終わりです。次回のエピソードでは、溶接におけるもう一つの深刻な欠陥、高温割れについてお話しします。