焊接(第4章)研究.ppt

§4.6 其它焊接裂纹 一、消除应力裂纹焊后焊件在一定温度范围内再次加热时，由于高温及残余应力的共同作用而产生的晶间裂纹，称作消除应力裂纹，又称再热裂纹。 第4章 焊接冶金缺陷 1.消除应力裂纹的特征①产生于焊后再次加热条件下；（图4-43）500～700℃②产生于熔合区附近的粗晶区，有时产生于焊缝中，具有晶间开裂性质。③裂纹的产生以大的残余应力为决定条件，常见于应力集中部位（拘束度大的产品）④与母材化学成分有关，含有Cr、Mo、V等能起沉淀强化作用的钢，对消除应力裂纹的敏感性较高。 第4章 焊接冶金缺陷 第4章 焊接冶金缺陷 第4章 焊接冶金缺陷 ?????? 2.消除应力裂纹产生原因 由于晶界优先滑动而导致微裂发生并扩展所致。焊后再热时，在残余应力松驰过程中，粗晶应力集中部位的晶界变形量超过了该部位的塑性变形能力，就会产生消除应力裂纹。 焊接接头再加热过程中，残余应力发生松变，总变形保持不变。 因此，在应力释放过程中，与应力成正比的弹性变形逐渐变小，塑性变形增加，造成塑性变形集中在晶界发展。当晶界的实际变形超过其塑性变形能力，就形成了沿晶界开裂的消除应力裂纹。（由于应力松驰而产生的塑性变形作用于相对脆弱的晶界而导致开裂的看法，目前已得到公认。） 第4章 焊接冶金缺陷 第4章 焊接冶金缺陷 表4-8 低合金钢再热裂纹敏感性公式 ? 敏感系数经验式 判据 ΔG=Cr+3.3Mo+8.1V-2 ΔG0易裂 ΔG1= Cr+3.3Mo+8.1V-10C-2 ΔG12易裂 ΔG11.5不易裂 ΔG1=1.5~2过渡状态 PSR=Cr+Cu+2Mo+5Ti+7Nb+10V-2 PSR0易裂 第4章 焊接冶金缺陷 3.防止消除应力裂纹的措施 (1)选用对消除裂纹敏感性低的母材 (2)选用低强高塑性的焊接材料 (3)控制结构刚性与焊接残余应力 (4)工艺措施： 预热：200～450℃； 焊后及时进行后热； 控制线能量 二、层状撕裂 定义：焊接时，在焊接构件中沿钢板轧层形成的呈阶梯状的一种裂纹。 1.层状撕裂的特征 多发生在轧制厚板的角接头、T形接头或十字接头的热影响区、及附近母材。 有时也见于厚板对接接头。 开裂沿母材轧制方向，平行于钢板表面扩展为裂纹平台，平台之间由与钢板垂直的剪切壁连成梯形。 最常见为热影响区的层状撕裂。 第4章 焊接冶金缺陷 第4章 焊接冶金缺陷 第4章 焊接冶金缺陷 2.层状撕裂的原因 层状撕裂属低温开裂，但与冷裂纹不同，其产生与强度 （钢材）无直接关系，而与夹杂含量和分布有关。 原因： （1）钢在轧制过程中，夹杂物被轧成片状，平行于钢板表面沿轧制方向分布。其存在大大削弱钢板在厚度方向的力学性能，使断面收缩率（Ψ）大大降低。 （2）厚板结构的焊接接头（T形、角接接头），在焊接时接头的拘束条件以及沿板厚方向存在的温差，使焊缝收缩时在母材厚度方向产生很大的拉伸应力和应变，再加上工作载荷形成的应力与之相加，形成了层状撕裂的力学条件。 第4章 焊接冶金缺陷 过程： 当应变超过金属在Z方向的变形能力，夹杂物与金属间分离形成微裂纹，应力继续作用，裂尖沿夹杂物所在平面扩展，形成平台。当平台多处产生时，相邻平台不在一个平面上，发生切应力，形成“剪切壁”，将不同平台上的平台连接起来，构成层状撕裂的阶梯形外观。 第4章 焊接冶金缺陷 3.层状撕裂的防止措施 (1)控制夹杂物，特别是硫化物 (2)防止母材脆化 (3)设计和工艺措施（目的尽量减少Z向应力和应力集中), ①在强度允许的条件下，尽量采用焊接量小的对称角焊缝代替焊接量大的全焊透焊缝，以减小应力； ②坡口开在承向Z向应力一侧 ③采用双侧焊缝，避免单侧焊缝 第4章 焊接冶金缺陷 第4章 焊接冶金缺陷 裂纹名称 产生的位置 敏感的温度范围 裂纹走向 产生范围 结晶裂纹 焊缝 稍高于固相线的温 度（固液状态） 沿奥氏体晶界 杂质较多的碳钢、低中合 金钢、奥氏体钢、铝合金 及镍基合金 液化裂纹 热影响区及多层焊 层间 稍低于固相线的温 度 含 S 、 P 、 C 较多的高镍低 锰高强度钢、奥氏体钢、 镍铬合金 热 裂 纹 多边化裂纹 焊缝上，少量在热影 响区 固相线以下再结晶 温度 沿晶界开裂 纯金属及单相奥氏体合金 消除应力裂纹 （再热裂纹） 热影 响区粗晶区 焊后在 500 ～ 700 ℃ 范围内再次加热 沿晶界开裂 含有沉淀强化元素的高强 度钢，沉淀硬化型奥氏体 钢，沉淀硬化型耐热合金 及抗蠕变铁素体钢 延迟裂纹 热影响区，少量在焊 后 在 Ms