4一.2焊接热裂纹培训资料.pptVIP

向焊缝中加入细化晶粒的元素，如Mo、V、Ti、Nb、Al、稀土等。在焊接奥氏体不锈钢时，为了提高抗裂性、抗腐蚀性，希望得到δ+A双相焊缝组织（δ相控制在5%左右）。 焊接某些结晶裂倾向较大的材料（如高强铝合金）时，特意增多焊缝中易熔共晶的数量，使之具有“愈合”裂纹的作用，也是防止结晶裂纹的有效方法。 改善焊缝组织、细化晶粒 工艺因素方面 焊接规范、预热、接头型式和焊接次序等，改善焊缝上的应力状态。 焊接工艺规范 适当增加焊接热输入和提高预热温度，可以减小焊接应力，从而降低结晶裂倾向。但增加E会使近缝区的金属过热，提高预热温度又会恶化劳动条件，所以采用这种方法是有限度的。 焊接裂纹 随着各种HSLA钢，中、高合金钢，以及各种合金材料的广泛应用，在焊接生产上带来了许多新的问题，其中较为普遍而又十分重要的是焊接裂纹。 焊接裂纹不仅给生产带来许多困难，而且可能带来灾难性的事故。 据统计，世界上焊接结构所出现的各种事故中，除少数是由于设计不当、选材不合理和运行操作上的问题外，绝大多数是由裂纹而引起的脆性破坏。 因此，裂纹是引起焊接结构破坏的主要原因。 在焊接生产中由于钢种和结构类型的不同，可能出现各种裂纹。裂纹的形态和分布很复杂，有焊缝的表面裂纹、内部裂纹，有热影响区的横向裂纹、纵向裂纹，有焊缝和焊道下的深埋裂纹，也有在弧坑处出现的所谓弧坑裂纹。 按照裂纹产生的本质，可以将焊接裂纹分为五大类。 热裂纹 再热裂纹 冷裂纹 层状撕裂 应力腐蚀破裂 4.2 热裂纹 在高温下产生的沿A晶界开裂。 从低碳钢、低合金钢，到奥氏体不锈钢、铝合金和镍基合金等都有产生热裂纹的可能 。 结晶裂纹 液化裂纹 多边化裂纹 4.2.1结晶裂纹 Solidification Cracking 焊缝结晶过程中，在固相线附近，由于凝固金属的收缩，残余的液体金属不足，不能及时填充，在拉应力作用下发生沿晶开裂，故称结晶裂纹。 在焊缝金属凝固的过程中，低熔点共晶被排挤在晶界上形成一种所谓“液态薄膜” 。在焊缝金属结晶的过程中，由于收缩而受到了拉伸应力，这时焊缝中的液态薄膜就成了薄弱地带。在拉伸应力的作用下就有可能产生开裂而形成结晶裂纹。 拉伸应力是产生结晶裂纹的必要条件； 液态薄膜是产生结晶裂纹的根本原因； 当液态薄膜的数量超过一定的界限之后，反而具有“愈合”裂纹的作用。也就是说，低熔共晶数量较多时，反而不产生裂纹，它可以自由流动，填充有缝隙的部位。 例如，焊接某些高强铝合金时，为了防止热裂纹，常采用含硅5%的铝硅合金焊丝，就是利用低熔共晶的“愈合”作用来消除裂纹的。 结晶裂纹只有在一定的温度区间内才会产生，该温度区间称 当熔池开始结晶时，有较多的液态金属，它们可以在晶粒间自由流动，此时虽然有拉伸应力存在，但被拉开的缝隙能及时地被流动着的液态金属填满，因此不会产生裂纹。 脆性温度区间 当熔池结晶进入到固液阶段时，由于液态金属少（主要是那些低熔点共晶），温度较低流动性变差，无法填充在拉伸应力作用下产生的缝隙，因而易产生裂纹，这个区称为“脆性温度区”。 熔池金属完全凝固之后形成的焊缝，受到拉伸应力时，表现出有较好的强度和塑性，不易产生开裂。 2） 影响结晶裂纹的因素 A. 冶金因素对产生结晶裂纹的影响 影响结晶裂纹的因素可归纳为冶金因素和力学因素两个方面。 被焊金属的合金状态图类型、化学成分和焊缝的组织形态等对结晶裂纹有重要影响。 合金状态图类型和结晶温度区间 随着合金元素含量的增加，结晶温度区间增大，同时脆性温度区的范围（图中的阴影部分）也增大，因此热裂纹倾向也会增加。一直到S点，此时结晶温度区间最大，脆性温度区也最大，裂纹倾向亦最大。当合金元素进一步增多时，结晶温度区间和脆性温度区反而减小，所以裂纹倾向也降低。 虽然合金状态图的类型各有不同，但对产生结晶裂纹的倾向却都有共同的规律，即裂纹倾向随结晶温度区间（即脆性温度区）的增加而增大 。 合金元素 合金元素对结晶裂纹的影响十分复杂，但又非常重要，是影响裂纹的最本质的因素。应当指出，多种元素的相互影响，往往比单一元素复杂的多，有时甚至是彼此矛盾的。这里仅就碳钢和低合金钢中合金元素对结晶裂纹的影响作一概括介绍。 硫和磷 S、P在钢中能形成多种低熔共晶，使结晶过程中极易形成液态薄膜，因而几乎在各类钢中都会增高结晶裂纹的倾向。S和P在钢中还是一种极易形成偏析的元素，几乎对各种焊接裂纹都比较敏感，因而，用于焊接结构的钢材都要对硫磷严格控制。近年来出现的细晶粒钢和控轧钢，都具有较高的抗裂性能，因为这些钢中的含硫、磷和碳都很低。 碳是钢中影响结晶裂纹的主要元素，并能加剧其它元素的有害作用，因而常采用碳当量作为评价钢种焊接性的尺度。 碳在钢中的含量大于0.17%（包晶点）时，随含碳量的增加，