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什么样的焊接裂纹的杂质含量高

发布时间:2023-06-06 07:37:43

『壹』 焊缝裂缝原因

)结晶裂纹主要产生在含杂质较多的碳钢、低合金钢焊缝中(含S,P,C,Si偏高)和单相奥氏体钢、镍基合金以及某些铝合金焊缝中。这种裂纹是在焊缝结晶过程中,在固相线附近,由于凝固金属的收缩,残余液体金属不足,不能及时添充,在应力作用下发生沿晶开裂。

防治措施为:在冶金因素方面,适当调整焊逢金属成分,缩短脆性温度区的范围控制焊逢中硫、磷、碳等有害杂质的含量;细化焊缝金属一次晶粒,即适当加入Mo、V、Ti、Nb等元素;在工艺方面,可以通过焊前预热、控制线能量、减小接头拘束度等方面来防治。

2)近缝区液化裂纹是一种沿奥氏体晶界开裂的微裂纹,它的尺寸很小,发生于HAZ近缝区或层间。它的成因一般是由于焊接时近缝区金属或焊缝层间金属,在高温下使这些区域的奥氏体晶界上的低熔共晶组成物被重新熔化,在拉应力的作用下沿奥氏体晶间开裂而形成液化裂纹。

这一种裂纹的防治措施与结晶裂纹基本上是一致的。特别是在冶金方面,尽可能降低硫、磷、硅、硼等低熔共晶组成元素的含量是十分有效的;在工艺方面,可以减小线能量,减小熔池熔合线的凹度。

3)多边化裂纹是在形成多边化的过程中,由于高温时的塑性很低造成的。这种裂纹并不常见,其防治措施可以向焊缝中加入提高多边化激化能的元素如Mo、W、Ti等。

2.再热裂纹

通常发生于某些含有沉淀强化元素的钢种和高温合金(包括低合金高强钢、珠光体耐热钢、沉淀强化高温合金,以及某些奥氏体不锈钢),他们焊后并未发现裂纹,而是在热处理过程中产生了裂纹。再热裂纹产生在焊接热影响区的过热粗晶部位,其走向是沿熔合线的奥氏体粗晶晶界扩展。

防治再热裂纹从选材方面,可以选用细晶粒钢。在工艺方面,选用较小的线能量,选用较高的预热温度并配合以后热措施,选用低匹配的焊接材料,避免应力集中。

3.冷裂纹

主要发生在高、中碳钢、低、中合金钢的焊接热影响区,但有些金属,如某些超高强钢、钛及钛合金等有时冷裂纹也发生在焊缝中。一般情况下,钢种的淬硬倾向、焊接接头含氢量及分布,以及接头所承受的拘束应力状态是高强钢焊接时产生冷裂纹的三大主要因素。焊后形成的马氏体组织在氢元素的作用下,配合以拉应力,便形成了冷裂纹。它的形成一般是穿晶或沿晶的。冷裂纹一般分为焊趾裂纹、焊道下裂纹、根部裂纹。

防治冷裂纹可以从工件的化学成分、焊接材料的选择和工艺措施三方面入手。应尽量选用碳当量较低的材料;焊材应

『贰』 焊接热裂纹和焊接冷裂纹有什么区别呢

主要是裂纹形成的温度不同,在较高温度下(如结晶、加热时)产生的叫热裂纹,在低温下(如常温、低温等)产生的裂纹叫冷裂纹。一般钢铁材料是以450℃为界,高于它生成的裂纹就是热裂纹,反之则是冷裂纹。

『叁』 焊接裂纹的分类与特征

裂纹分类
基本特征
敏感的温度区间
被焊材料
位置
裂纹走向
热裂纹
结晶裂纹
在结晶后期,由于低熔共晶形成的液态薄膜削弱了晶粒间的联结,在拉伸应力的作用下发生开裂
在固相线温度以上稍高的温度(固液状态)
杂质较多的碳钢、低中合金钢、奥氏体钢、镍基合金及铝
焊缝上、少量在热影响区
沿奥氏体晶界
多边化裂纹
已凝固的结晶前沿,在高温和应力的作用下,晶格缺陷发生移动和聚集,形成二次边界,它在高温处于低塑性状态,在应力作用下产生的裂纹
固相线以下再结晶温度
纯金属及单相奥氏体合金
焊缝上,少量在热影响区
沿奥氏体晶界
液化裂纹
在焊接热循环峰值温度在作用下,在热影响区和多层焊的层间发生重熔,在应力作用下产生的裂纹
固相线以下稍低温度
含S、P、C较多的镍铬高强钢、奥氏体钢、镍基合金
热响区及多层焊的层间
沿晶界开裂
再热裂纹
厚板焊接结构消除应力处理过程中,在热影响区的粗晶区存在不同程度的应力集中时,由于应力松弛所产生附加变形大于该部位的蠕变塑性,则发生再热裂纹
600-700℃回火处理
含有沉淀强化元素的高强钢、珠光体钢、奥氏体钢、镍基合金等
热影响区的粗晶区
沿晶界开裂
冷裂纹
延迟裂纹
在淬硬组织、氢和拘束应力的共同作用下而产生的具有延迟特征的裂纹
在MS点以下
中、高碳钢,抵、中合金钢,钛合金等
热影响区、少量在焊缝
沿晶或穿晶
淬硬脆化裂纹
主要是由淬硬组织在焊接应力的作用下产生的裂纹
MS 点附近
含碳的NiCrMo钢、马氏体不锈钢
热影响区、少量在焊缝
沿晶或穿晶
低塑性脆化裂纹
在较低的温度下,由于被焊材料的收缩应变,超过了材料本身的塑性储备而产生的裂纹
在400℃以下
铸铁、堆焊硬质合金
热影响区及焊缝
沿晶或穿晶
层状撕裂
主要是由于钢板的内部存在有分层的夹杂物(沿轧制方向),在焊接时产生的垂直于轧制方向的应力,致使在热影响区或稍远的地方产生“台阶”状层状开裂
约400℃以下
含有杂质的低合金高强钢
热影响区附近
沿晶或穿晶
应力腐蚀裂纹(SCC)
某些焊接结构(如压力容器和管道等),在腐蚀介质和应力的共同作用下产生的延迟开裂
任何工作温度
碳钢、低合金钢、不锈钢、铝合金
焊缝和热影响区
沿晶或穿晶

『肆』 焊接裂纹的分类

分类:

1、热裂纹:热裂纹通常多产生于焊缝金属内,但也可能形成在焊接熔合线附近渣蠢的被焊金属(母材)内。按其形成过程的特点,又可分为结晶裂纹、液化裂纹,多边化裂纹。

2、冷裂纹:根据引起的主要原因可分为淬火裂纹、氢致延迟裂纹和变形孙悄裂纹。

3、再热裂则梁渣纹:产生于某些低合金高强度钢、珠光体耐热钢、奥氏体不锈钢以及镍基合金焊后的再次高温加热过程中。

4、层状撕裂:主要产生于厚板角焊时,其特征为平行于钢板表面,沿轧制方向呈阶梯形发展。

『伍』 焊接时裂纹产生的原因

问题一:焊接缺陷(裂纹)概念 、形成缺陷原因、解决措施!!!(字越多越好、越详细越好!) 5分 1、产生裂纹的概念:
焊缝裂纹是焊接过程中或焊接完成后在焊接区域中出现的金属局部破裂的表现。
焊缝金属从熔化状态到冷却凝固的过程经过热膨胀与冷收缩变化,有较大的冷收缩应力存在,而且显微组织也有从高温到低温的相变过程而产生组织应力,更加上母材非焊接部位处于冷固态状况,与焊接部位存在很大的温差,从而产生热应力等等,这些应力的共同作用一旦超过了材料的屈服极限,材料将发生塑性变形,超过材料的强度极限则导致开裂。裂纹的存在大大降低了焊接接头的强度,并且焊缝裂纹的尖端也成为承载后的应力集中点,成为结构断裂的起源。
裂纹可能发生在焊缝金属内部或外部,或者在焊缝附近的母材热影响区内,或者位于母材与焊缝交界处等等。根据焊接裂纹产生的时间和温度的不同,可以把裂纹分为以下几类:
a.热裂纹(又称结晶裂纹):
产生于焊缝形成后的冷却结晶过程中,主要发生在晶界上,金相学中称为沿晶裂纹,其位置多在焊缝金属的中心和电弧焊的起弧与熄弧的弧坑处,呈纵向或横向辐射状,严重时能贯穿到表面和热影响区。热裂纹的成因与焊接时产生的偏析、冷热不均以及焊条(填充金属)或母材中的硫含量过高有关。
b.冷裂纹:
焊接完成后冷却到低温或室温时出现的裂纹,或者焊接完成后经过一段时间才出现的裂纹(这种冷裂纹称为延迟裂纹,特别是诸如14MnMoVg、18MnMoNbg、14MnMoNbB等合金钢种容易产生此类延迟裂纹,也称之为延迟裂纹敏感性钢)。冷裂纹多出现在焊道与母材熔合线附近的热影响区中,其取向多与熔合线平行,但也有与焊道轴线呈纵向或横向的冷裂纹。冷裂纹多为穿晶裂纹(裂纹穿过晶界进入晶粒),其成因与焊道热影响区的低塑性组织承受不了冷却时体积变化及组织转变产生的应力而开裂,或者焊缝中的氢原子相互结合形成分子状态进入金属的细微孔隙中时将造成很大的压应力连同焊接应力的共同作用导致开裂(称为氢脆裂纹),以及焊条(填充金属)或母材中的磷含量过高等因素有关。
c.再热裂纹:
焊接完成后,如果在一定温度范围耿对焊件再次加热(例如为消除焊接应力而采取的热处理或者其他加热过程,以及返修补焊等)时有可能产生的裂纹,多发生在焊结过热区,属于沿晶裂纹,其成因与显微组织变化产生的应变有关。
2、产生裂纹的原因:
(1)焊件含有过高的碳、锰等合金元素。
(2)焊条品质不良或潮湿。
(3)焊缝拘束应力过大。
(4)母条材质含硫过高不适于焊接。
(5)施工准备不足。
(6)母材厚度较大,冷却过速。
(7)电流太强。
(8)首道焊道不足抵抗收缩应力。
3、解决措施:
(1)使用低氢系焊条。
(2)使用适宜焊条,并注意干燥。
(3)改良结构设计,注意焊接顺序,焊接后进行热处理。
(4)避免使用不良钢材
(5)焊接时需考虑预热或后热。
(6)预热母材,焊后缓冷。
(7)使用适当电流。
(8)首道焊接之焊着金属须充分抵抗收缩应力。

问题二:钢材在焊接时产生裂纹是什么原因 裂纹是多种原因造成的.比如预热温度不够、层间温度过高、母材自身不合格、焊材和母材不匹配、焊接速度过快、焊接产生变形等等都可能引起焊接裂纹的产生.具体是什么原因要示你当时的情况来决定了

问题三:焊接时冷裂纹和热裂纹的产生 1、冷裂纹
冷裂纹的特征
多出现在焊道与母材熔合线附近的热影响区中,多为穿晶裂纹。
冷裂纹无氧化色彩。
冷裂纹发生于碳钢或合金钢,高的含碳量和合金含量。
冷裂纹具有延迟性质,主要是延迟裂纹。
冷裂纹产生原因
焊接接头(焊缝和热影响区及熔合区)的淬火倾向严重,产生淬火组织,导致接头性能脆化。
焊接接头含氢量较高,并聚集在焊接缺陷处形成大量氢分子,造成非常大的局部压力,使接头脆化;磷含量过高同样产生冷裂纹。
存在较大的拉应力。因氢的扩散需要时间,所以冷裂纹在焊后需延迟一段时间才出现。由于是氢所诱发的,也叫氢致裂纹。
防止冷裂纹的措施
选用碱性焊条或焊剂,减少焊缝金属中氢的含量,提高焊缝金属塑性。
焊条焊剂要烘干,焊缝坡口及附近母材要去油、水、除锈,减少氢的来源。
工件焊前预热,焊后缓冷(大部分材料的温度可查表),可降低焊后冷却速度,避免产生淬硬组织,并可减少焊接残余应力。
采取减小焊接应力的工艺措施,如对称焊,小线能量的多层多道焊等,焊后进行清除应力的退火处理。
焊后立即进行去氢(后热)处理,加热到250℃,保温2~6h,使焊缝金属中的散氢逸出金属表面。
2、热裂纹(又称结晶裂纹)
热裂纹的特征
热裂纹可发生在焊缝区或热影响区,沿焊缝长度方向分布。
热裂纹的微观特征是沿晶界开裂,所以又称晶间裂纹。因热裂纹在高温下形成,
有氧化色彩。
焊后立即可见。
热裂纹产生原因。
焊缝金属的晶界上存在低熔点共晶体(含硫、磷、铜等杂质)。
接头中存在拉应力。
防止措施
选用适宜的焊接材料,严格控制有害杂质碳、硫、磷的含量。Fe和FeS易形成低熔点共晶,其熔点为988℃,很容易产生热裂纹。
严格控制焊缝截面形状,避免突高,扁平圆弧过渡。
缩小结晶温度范围,改善焊缝组织,细化焊缝晶粒,提高塑性减少偏析。
确定合理的焊接工艺参数,减缓焊缝的冷却速度,以减小焊接应力。如采用小线能量,焊前预热,合理的焊缝布置等。

问题四:产生冷裂纹的因素有哪些 冷裂纹产生的原因是:
(1)焊缝中的氢在结晶过程中要向热影响区扩散、聚集。
(2)如果被焊材料的淬透性较大,则焊后冷却下来时,在热影响区形成马氏体组织,其性脆而硬。
(3)焊接时的残余应力。
这三个因素(氢、淬硬组织和应力)的综合作用,就会导致冷裂纹的产生。氢在金属里的扩散速度有快有慢,因此冷裂纹产生的时间也不同。有的在焊后冷却过程中产生,有的甚至放置一段时间后才产生,故又称为延迟裂纹。
防止冷裂纹的措施有:
(l)焊前预热和焊后缓冷。
(2)采用减少氢的工艺措施。
(3)合理选用焊接材料。
(4)采用适当的工艺参数。
(5)选用合理的装焊顺序。
(6)进行焊后热处理。

问题五:焊接口出现裂纹是什么原因造成的? 你也说的不是很详细,焊接裂纹产生的具体原因是有很多的,比如说焊接参数,焊材等等。据我猜测你是不是两种异型钢材进行的焊接啊,具体选择什么类型的焊条是有讲究的,应该是按照材料强度要求高的那种类型进行焊接,你是不是焊条选择错了呢?

问题六:常见的焊接缺陷有哪几种?产生原因有哪些 ①气孔:焊接时,熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来所形成的空穴。气孔可分为条虫状气孔、针孔、柱孔,按分布可分为密集气孔,链孔等。
气孔的生成有工艺因素,也有冶金因素。工艺因素主要是焊接规范、电流种类、电弧长短和操作技巧。冶金因素,是由于在凝固界面上排出的氮、氢、氧、一氧化碳和水蒸汽等所造成的。
②夹渣:焊后残留在焊缝中的溶渣,有点状和条状之分。产生原因是熔池中熔化金属的凝固速度大于熔渣的流动速度,当熔化金属凝固时,熔渣未能及时浮出熔池而形成。它主要存于焊道之间和焊道与母材之间。
③未熔合:熔焊时,焊道与母材之间或焊道与焊道之间未完全熔化结合的部分;点焊时母材与母材之间未完全熔化结合的部分,称之。
未熔合可分为坡口未熔合、焊道之间未熔合(包括层间未熔合)、焊缝根部未熔合。按其间成分不同,可分为白色未熔合(纯气隙、不含夹渣)、黑色未熔合(含夹渣的)。
产生机理:a.电流太小或焊速过快(线能量不够);b.电流太大,使焊条大半根发红而熔化太快,母材还未到熔化温度便覆盖上去。C.坡口有油污、锈蚀;d.焊件散热速度太快,或起焊处温度低;e.操作不当或磁偏吹,焊条偏弧等。
④未焊透:焊接时接头根部未完全熔透的现象,也就是焊件的间隙或钝边未被熔化而留下的间隙,或是母材金属之间没有熔化,焊缝熔敷金属没有进入接头的根部造成的缺陷。
产生原因:焊接电流太小,速度过快。坡口角度太小,根部钝边尺寸太大,间隙太小。焊接时焊条摆动角度不当,电弧太长或偏吹(偏弧)
⑤裂纹(焊接裂纹):在焊接应力及其它致脆因素共同作用下,焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面而产生缝隙,称为焊接裂纹。它具有尖锐的缺口和大的长宽比特征。按其方向可分为纵向裂纹、横向裂纹,辐射状(星状)裂纹。按发生的部位可分为根部裂纹、弧坑裂纹,熔合区裂纹、焊趾裂纹及热响裂纹。按产生的温度可分为热裂纹(如结晶裂纹、液化裂纹等)、冷裂纹(如氢致裂纹、层状撕裂等)以及再热裂纹。
产生机理:一是冶金因素,另一是力学因素。冶金因素是由于焊缝产生不同程度的物理与化学状态的不均匀,如低熔共晶组成元素S、P、Si等发生偏析、富集导致的热裂纹。此外,在热影响区金属中,快速加热和冷却使金属中的空位浓度增加,同时由于材料的淬硬倾向,降低材料的抗裂性能,在一定的力学因素下,这些都是生成裂纹的冶金因素。力学因素是由于快热快冷产生了不均匀的组织区域,由于热应变不均匀而导至不同区域产生不同的应力联系,造成焊接接头金属处于复杂的应力――应变状态。内在的热应力、组织应力和外加的拘束应力,以及应力集中相叠加构成了导致接头金属开裂的力学条件。
⑥形状缺陷
焊缝的形状缺陷是指焊缝表面形状可以反映出来的不良状态。如咬边、焊瘤、烧穿、凹坑(内凹)、未焊满、塌漏等。
产生原因:主要是焊接参数选择不当,操作工艺不正确,焊接技能差造成。

问题七:焊接后焊件出现裂纹是什么原因 你说的材料应该是0cr13吧。复合钢管应该先焊接基层,再过渡层、再复层。你管子多大?要是打得话,开内坡口,先j507焊基层,然后用A302焊过渡层,不预热,控制层温小于60摄氏度,采用小规范操作。一直焊至盖面。

问题八:J421电焊条焊接时出现裂纹。 10分 你好,从你的图片看,裂纹很长,基本贯通,而且都基本在焊缝的中间,没有什么好疑问的,就是热裂纹。最好焊前预热,预热的时候范围稍微大一点,保证温度场的均匀。
望采纳,谢谢。

『陆』 焊接热裂纹的影响因素有哪些

你好,在焊接过程中,焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的焊接裂纹就是热裂纹。形成原因:由于被焊接的材料大多数都是合金,而合金凝固自开始到最终结束,是在一定的温度区间内进行的,这是热裂纹产生的基本原因。焊缝中的许多杂质的凝固温度都低于焊缝金属的凝固温度,这样首先凝固的焊缝金属把低熔点的杂质推挤到凝固结晶的晶粒边界,形成了一层液体薄膜,又因为焊接时熔池的冷却速度很大,焊缝金属在冷却的过程中发生收缩,使焊缝金属内部产生拉应力,拉应力把凝固的焊缝金属沿晶粒边界拉开,又没有足够的液体金属补充时,就会形成微小的裂纹,随着温度的继续下降,拉应力增大,裂纹不断扩大。当焊缝金属中含有较多的低熔点杂质时,焊缝金属极易产生裂纹。母材和焊接材料中含有的有害杂质,特别是硫元素,它是引起钢材焊缝金属中发生凝固裂纹的最主要元素。另外,钢材中含碳量较高时,有利于硫在晶界处富集,因而也是促进形成凝固裂纹的原因,所以采用含碳量低的焊接材料有利于防止凝固裂纹的产生。‚热裂纹的特征:断口呈蓝黑色,即金属在高温被氧化的颜色,有时在热裂纹里流入熔渣的迹象。再者,弧坑裂纹多为热裂纹。
一般情况下,有效的预热可以防止热裂纹的产生。
望采纳,谢谢。

『柒』 从金属学的观点分析焊接裂纹产生的原因与预防

焊接裂纹与防止措施
填角焊接作业时常会出现部份焊道龟裂的情形,要如何预防与降低填角焊道龟裂的发生率?
近年来随着机械、能源、交通、石油化工等工业发展,各种焊接结构也不断朝向功能性与大型化发展,部分焊接结构还需要在高温、深冷以及强腐蚀介质等恶劣的环境下工作,因此各种高强度钢、高合金钢及特种合金的应用也日益增多,然而这些材料往往都比较容易产生各种焊接裂缝。
通常焊接裂纹可能出现在焊道和热影响区的表面,也可能出现在内部。部分焊接裂纹相当微细,不容易以肉眼检查发现,甚至使用放射线检测、超音波检测等方法也常造成漏检。
若要预防与降低焊接裂缝的发生,首先要识别它们的型态、特征与发生原因等,可以有助于焊接工程师找到防止裂纹的适当施工设计方案。以下将按照焊接裂纹的种类与防止措施以及焊接设计详细说明。
焊接裂纹的种类与防止措施
焊接裂纹的种类繁多,产生的机构与敏感条件也各不相同,有些焊接裂纹在焊后会立刻出现,有些则可能在焊后依段时间后才产生,也有些昰在使用过程中,在一定的外界条件诱发下产生。因此,焊接裂纹的复杂性使得焊接裂纹缺陷比其它的焊接缺陷的预防更加困难。
焊接裂纹大多按照裂纹之产生的部位、型态与发生之机制来分类。图1乃常见焊接裂纹的发生部位与型态。表1与表2分别显示一般热裂纹与冷裂纹发生原因与防止措施。当我们足够清楚掌握各种焊接裂纹的基本知识之后,我们不难发现,焊接裂缝缺陷是可以透过充分的焊接设计与施工来预防的。例如,主要构材之焊道起点与终点应焊上与母材同样材质之导焊板,再予焊接即可防止焊接缺陷发生,最后再将首尾之导焊板予以切除并磨平,而溢焊部位则视需要予以磨平以免应力集中。其避免或减低之改善措施与方法包括了彻底依照标准与规格要求来施工,以及焊后可由目视、使用焊道规或认可之样本比较等方法测出,再来补强与修正。

『捌』 不锈钢材质焊接容易出现裂缝的原因都是什么呢

晶间腐蚀:根据贫铬理论,焊缝和热影响区在加热到450-850℃敏化温度区时在晶界上析出碳化铬,造成贫铬的晶界,不足以抵抗腐蚀的程度。焊接时就会出现裂缝。

应力腐蚀开裂:应力腐蚀开裂是焊接接头在特定腐蚀环境下受拉伸应力作用时所产生的延迟开裂现象。奥氏体不锈钢焊接接头的应力腐蚀开裂是焊接接头比较严重的失效形式,表现为无塑性变形的脆性破坏。

焊缝金属的低温脆化:对于奥氏体不锈钢焊接接头,在低温使用时,焊缝金属的塑韧性是关键问题。此时,焊缝组织中的铁素体的存在总是恶化低温韧性。

(8)什么样的焊接裂纹的杂质含量高扩展阅读:

奥氏体不锈钢通常在常温下的组织为纯奥氏体,也有一些为奥氏体+少量铁素体,这种少量铁素体有助于防止焊接热裂纹。

防止焊接裂纹措施:

尽量使焊缝金属呈双相组织,铁素体的含量控制在3-5%以下。因为铁素体能大量溶解有害的S、P杂质。

尽量选用碱性药皮的优质焊条,以限制焊缝金属中S、P、C等的含量。

采用低碳或超低碳的焊材,如A002等;采用含钛、铌等稳定化元素的焊条,如A137、A132等。

由焊丝或焊条向焊缝熔入一定量的铁素体形成元素,使焊缝金属成为奥氏体+铁素体的双相组织,(铁素体一般控制在4-12%)。

减少焊接熔池过热,选用较小的焊接电流和较快的焊接速度,加快冷却速度。

对耐晶间腐蚀性能要求很高的焊件进行焊后稳定化退火处理。

『玖』 焊缝裂纹

焊接, 裂纹
焊接件中最常见的一种严重缺陷。金属的焊接性中包括了两大类的问题:一类是焊接引起的材料性能变坏,使焊件失掉了材料原来特有的性能,如不锈钢焊后失掉其耐蚀性等;另一类是在焊接接头或其附近的母材内产生裂纹和气孔等缺陷。裂纹影响焊接件的安全使用,是一种非常危险的工艺缺陷。焊接裂纹不仅发生于焊接过程中,有的还有一定潜伏期,有的则产生于焊后的再次加热过程中。焊接裂纹根据其部位、尺寸、形成原因和机理的不同,可以有不同的分类方法。按裂纹形成的条件,可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹和层状撕裂等四类。
热裂纹 多产生于接近固相线的高温下,有沿晶界(见界面)分布的特征;但有时也能在低于固相线的温度下,沿“多边形化边界”形成。热裂纹通常多产生于焊缝金属内,但也可能形成在焊接熔合线附近的被焊金属(母材)内。按其形成过程的特点,又可分为下述三种情况。
结晶裂纹 产生于焊缝金属结晶过程末期的“脆性温度”区间,此时晶粒间存在着薄的液相层,因而金属塑性极低,由冷却的不均匀收缩而产生的拉伸变形超过了允许值时,即沿晶界液层开裂。消除结晶裂纹的主要冶金措施为通过调整成分,细化晶粒,严格控制形成低熔点共晶的杂质元素等,以达到提高材料在脆性温度区间的塑性;此外,从设计和工艺上尽量减少在该温度区间的内部拉伸变形。
液化裂纹 主要产生于焊缝熔合线附近的母材中,有时也产生于多层焊的先施焊的焊道内。形成原因是由于在焊接热的作用下,焊缝熔合线外侧金属内产生沿晶界的局部熔化,以及在随后冷却收缩时引起的沿晶界液化层开裂。造成这种裂纹的情况有二:一是材料晶粒边界有较多的低熔点物质;另一种是由于迅速加热,使某些金属化合物分解而又来不及扩散,致局部晶界出现一些合金元素的富集甚至达到共晶成分。防止这类裂纹的原则为严格控制杂质含量,合理选用焊接材料,尽量减少焊接热的作用。
多边化裂纹 是在低于固相线温度下形成的。其特点是沿“多边形化边界”分布,与一次结晶晶界无明显关系;易产生于单相奥氏体金属中。这种现象可解释为由于焊接的高温过热和不平衡的结晶条件,使晶体内形成大量的空位和位错,在一定的温度、应力作用下排列成亚晶界(多边形化晶界),当此晶界与有害杂质富集区重合时,往往形成微裂纹。消除此种缺陷的方法是加入可以提高多边形化激活能的合金元素,如在Ni-Cr合金中加入W、Mo、Ta等;另一方面是减少焊接时过热和焊接应力。
冷裂纹 根据引起的主要原因可分为淬火裂纹、氢致延迟裂纹和变形裂纹。淬火裂纹 产生在钢的马氏体转变点()附近(见过冷奥氏体转变图)或在200以下的裂纹,主要发生于中、高碳钢,低合金高强度钢以及钛合金等,主要产生部位在热影响区以及焊缝金属内。裂纹走向为沿晶或穿晶。形成冷裂纹的主要因素有:①金属的含氢量偏高;②脆性组织或对氢脆敏感的组织;③焊接拘束应力(或应变)。
氢致延迟裂纹 焊接过程中溶于焊缝金属内的氢向热影响区扩散、偏聚,特别是在容易启裂的三轴拉应力集中区富集,引起氢脆,即降低金属在启裂位置(或裂纹前端)的临界应力,当此处的局部应力超过此临界应力时,就造成开裂。这种裂纹的形成有明显的时间延迟的特征,其原因在于氢扩散富集需要时间(孕育期)。产生此种裂纹的条件是存在着氢和对氢敏感的组织,同时又有较大的拘束应力。因此,它常产生在严重应力集中的焊件根部和缝边,以及过热区。防止的措施包括:①降低焊缝中的含氢量,例如采用低氢焊条,严格烘干焊接材料等;②合理的预热及后热;③选用碳当量较低的原材料;④减小拘束应力,避免应力集中(见金属中氢)。
变形裂纹 这种裂纹的形成不一定是因为氢含量偏高,在多层焊或角焊缝产生应变集中的情况下,由于拉伸应变超过了金属塑性变形能力而产生。
再热裂纹 产生于某些低合金高强度钢、珠光体耐热钢、奥氏体不锈钢以及镍基合金焊后的再次高温加热过程中。其主要原因一般认为当焊后再次加热到 500~700时,在热影响区的过热区内,由于特殊碳化物析出引起的晶内二次强化,一些弱化晶界的微量元素的析出,以及使焊接应力松弛时的附加变形集中于晶界,而导致沿晶开裂。因此,这种裂纹具有晶间开裂的特征,并且都发生在有严重应力集中的热影响区的粗晶区内。为了防止这种裂纹的产生,首先在设计时要选择再热裂纹敏感性低的材料,其次从工艺上要尽量减少近缝区的内应力和应力集中问题。 层状撕裂 主要产生于厚板角焊时,其特征为平行于钢板表面,沿轧制方向呈阶梯形发展。这种裂纹往往不限于热影响区内,也可出现在远离表面的母材中。其产生的主要原因是由于金属中非金属夹杂物的层状分布,使钢板沿板厚方向塑性低于沿轧制方向,另外由于厚板角焊时在板厚方向造成了很大的焊接应力,所以引起层状撕裂。通常认为片状硫化物夹杂危害最大,而层状硅酸盐和过量密集的氧化铝夹杂物也有影响。防止这种缺陷,主要应在冶金过程中严格控制夹杂物的数量和分布状态。另外,改进接头设计和焊接工艺,也有一定的作用。

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