補(bǔ)充內(nèi)容——焊接缺陷（熱、冷裂紋）

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1、第一節(jié)概述優(yōu)質(zhì)的焊接接頭應(yīng)具備兩個(gè)條件：一是使用性能不低于母材；二是沒有技術(shù)條件中規(guī)定不允許存在的缺陷。焊接過程中，在焊接接頭中產(chǎn)生的金屬不連續(xù)、不致密或連接不良的現(xiàn)象，叫做焊接缺陷。焊接缺陷的種類很多，有些是因施焊中操作不當(dāng)或焊接參數(shù)不正確所造成，如咬邊、焊穿、焊縫尺寸不足、末焊透等，有些是由于化學(xué)冶金、凝固或固態(tài)相變過程的產(chǎn)物而造成的，如氣孔、夾雜和裂紋等。這些缺陷與母材、焊接材料的化學(xué)成分有密切關(guān)系，因此稱之為焊接冶金缺陷。本部分內(nèi)容重點(diǎn)介紹常見焊接冶金缺陷中的裂紋特征、產(chǎn)生原因及防止措施。第七章焊接缺陷一、結(jié)晶裂紋的形成機(jī)理有的結(jié)晶裂紋是沿焊縫中心縱向開裂

2、，也有沿焊縫中的樹枝晶之間界面處發(fā)生和發(fā)展的結(jié)晶裂紋，有時(shí)也發(fā)生在焊縫內(nèi)部?jī)蓚€(gè)樹枝狀晶體之間，這說明在結(jié)晶過程中晶界是最薄弱的部位。第二節(jié)焊接熱裂紋由于先結(jié)晶的固相金屬較純，后結(jié)晶的金屬含雜質(zhì)多，并富集在晶界。這些雜質(zhì)容易形成低的熔點(diǎn)的共晶，最后被推向晶界，在晶粒之間形成一個(gè)液態(tài)薄膜。如果此時(shí)有拉伸應(yīng)力存在就會(huì)產(chǎn)生裂紋（圖5-16）。結(jié)晶裂紋的形成機(jī)理（1）產(chǎn)生熱裂紋的原因是晶間存在液態(tài)薄膜和在凝固過程中存在拉伸應(yīng)力。在整個(gè)結(jié)晶過程中，從液到固可分為三個(gè)階段：（1）液－固階段（液多于固）液態(tài)金屬可在固態(tài)金屬中自由流動(dòng)，此時(shí)既使有拉伸應(yīng)力也不會(huì)產(chǎn)生裂紋。結(jié)晶裂紋的形

3、成機(jī)理（2）（2）固－液階段（固多于液）隨著固態(tài)金屬量增加，剩余的液態(tài)金屬多為低熔點(diǎn)共晶，流動(dòng)也發(fā)生困難，這時(shí)若有拉伸應(yīng)力產(chǎn)生的小裂紋無法靠液態(tài)金屬填充，成為一個(gè)“裂紋源”。此階段也叫“脆性溫度區(qū)”。結(jié)晶裂紋的形成機(jī)理（3）（3）完全凝固階段完全凝固后金屬有較好的強(qiáng)度和塑性，既使有拉伸應(yīng)力也難以產(chǎn)生裂紋。1冶金因素對(duì)結(jié)晶裂紋的影響影響因素有相圖類型、化學(xué)成分、結(jié)晶組織形態(tài)。二、結(jié)晶裂紋的影響因素產(chǎn)生熱裂紋必須具備冶金因素（成分、偏析…）和力的因素（金屬熱物理性質(zhì)、焊件拘束度、焊接工藝等）。相圖的結(jié)晶溫度區(qū)間越大（即液態(tài)存在的時(shí)間越長(zhǎng)），產(chǎn)生熱裂紋的可能性越大（圖5

4、－19）。影響相圖結(jié)晶溫度區(qū)間大小與合金的含量有關(guān)。（1）相圖類型和結(jié)晶溫度區(qū)的大?。?）由于焊接是在非平衡條件下結(jié)晶，結(jié)晶溫度區(qū)間要偏離平衡條件下的結(jié)晶溫度區(qū)間，因此最大結(jié)晶裂紋可能發(fā)生在低合金含量區(qū)（圖5－19虛線）。各種狀態(tài)圖對(duì)產(chǎn)生結(jié)晶裂紋傾向的規(guī)律（圖5－20）。相圖類型和結(jié)晶溫度區(qū)的大?。?）對(duì)凝固溫度范圍的影響；對(duì)形成低熔點(diǎn)相的影響（尤其是S、P）。對(duì)產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的影響比較大的合金是一些能形成低熔點(diǎn)共晶的合金元素，熔點(diǎn)越低、數(shù)量越大，裂紋傾向越大。（2）合金因素對(duì)產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的影響（1）1）硫、磷：S、P可擴(kuò)大Fe的結(jié)晶區(qū)間（圖5－21），并能與Fe形

5、成多種低熔點(diǎn)共晶。合金因素對(duì)產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的影響（2）2）碳：碳在δ相中的溶解度大于γ相（表5－4），所以含碳<0.10（無包晶反應(yīng)）的鋼不易發(fā)生熱裂。合金因素對(duì)產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的影響（4）碳是易偏析元素，并能加劇其它元素的有害作用（如S、P等）。3）錳：Mn有脫硫作用，生成高熔點(diǎn)MnS（1600℃），生產(chǎn)的MnS為球狀。合金因素對(duì)產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的影響（5）隨著鋼中含碳量增加，Mn/S也應(yīng)提高。否則影響Mn的脫硫效果。含碳量越高，S的危害越大（圖5－23）。4）硅：Si是脫氧元素，但焊縫中Si>0.4％時(shí)，容易形成硅酸鹽夾雜，造成裂紋源，從而增加裂紋傾向。合金因素對(duì)產(chǎn)生結(jié)

6、晶裂紋的影響（6）5）鈦、鋯、稀土：Ti、Zr、RE脫硫的效果比Mn好得多，有良好的消除結(jié)晶裂紋作用，但它們也是強(qiáng)脫氧元素。氧化稀土也有脫硫作用。6）鎳：Ni和S形成低熔點(diǎn)共晶（NiS2645℃），易于引起結(jié)晶裂紋。(7)銅：銅易引起熱裂紋，如黃銅釬焊20鋼引起的裂紋。合金因素對(duì)產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的影響（7）焊縫晶粒大小、形態(tài)和方向?qū)沽研杂泻艽笥绊?。晶粒越粗大、柱狀晶方向越明顯，產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的傾向就越大。所以細(xì)化晶粒有利于打破液膜的連續(xù)性，是減小結(jié)晶裂紋的有效措施。（3）結(jié)晶組織對(duì)結(jié)晶裂紋的影響（1）1冶金因素（1）控制焊縫中硫、磷、碳等有害雜質(zhì)含量盡量減少低熔點(diǎn)共晶

7、的數(shù)量。S、P的最大含量取決于被焊金屬，一般低碳鋼、低合金鋼S、P<0.05％，高合金鋼<0.04％，不銹鋼<0.02％或更低。對(duì)重要焊接構(gòu)件應(yīng)采用堿性焊條或焊劑，以進(jìn)一步減小有害雜質(zhì)含量。三、防止結(jié)晶裂紋的措施從冶金因素和工藝因素（減少應(yīng)力）兩方面著手。加入細(xì)化晶粒元素（Ti、Mo、V、Nb）細(xì)化晶粒。（2）改善焊縫組織對(duì)A體不銹鋼焊接可采用A+δ雙相組織焊縫（δ~5％），以減少結(jié)晶裂紋和提高焊縫抗晶間腐蝕能力。選用合理的焊接工藝，如焊接工藝參數(shù)、預(yù)熱、接頭型式、焊接順序等，目的是盡量減少焊縫的拉伸應(yīng)力。2抗熱裂的工藝措施（1）焊接工藝參數(shù)焊接熱循環(huán)產(chǎn)生的拉伸應(yīng)

8、力引起應(yīng)變