焊接裂紋及形成條件形成機(jī)理課件.ppt

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1、1第一節(jié)概述第二節(jié)焊接熱裂紋第三節(jié)焊接冷裂紋第四節(jié)再熱裂紋第五節(jié)層狀撕裂第六節(jié)應(yīng)力腐蝕裂紋第七節(jié)焊接裂紋綜合分析和判斷第五章焊接裂紋2重點(diǎn)內(nèi)容1、裂紋的分類用一般特征2、結(jié)晶裂紋的形成機(jī)理2、焊接冷裂紋的形成機(jī)理，特征、影響因素，及其防冶措施2、焊接裂紋綜合分析及判斷3、各種裂紋斷口形貌特征3§5-1概述一、危害性焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂紋輕者需要返修，浪費(fèi)人力、物力、時(shí)間，重者造成焊接結(jié)構(gòu)報(bào)廢，無法修補(bǔ)。更嚴(yán)重者造成事故、人身傷亡。如1969年有一艘5萬噸的礦石運(yùn)輸船在太平洋上航行時(shí)，斷裂成兩段而沉沒，在壓力容器破壞事故中，有很多都是由于焊接裂紋造成。因此，解決研究焊接裂紋已成為當(dāng)前主要課題。4二

2、、種類各種不同類型的裂紋①焊縫中縱向裂紋②焊縫上橫向裂紋③熱影響區(qū)縱向裂紋④熱影響區(qū)橫向裂紋⑤火口（弧坑）裂紋⑥焊道下裂紋⑦焊縫內(nèi)部晶間裂紋⑧焊趾裂紋⑨熱影響區(qū)焊縫貫穿裂紋⑩焊縫根部裂紋5分類:1、按裂紋分布的走向分縱向裂紋2、按裂紋發(fā)生部位分①橫向裂紋②縱向裂紋③星形（弧形裂紋）①焊縫金屬中裂紋②熱影響區(qū)中裂紋③焊縫熱影響區(qū)貫穿裂紋63、按產(chǎn)生本質(zhì)分類1）、熱裂紋（高溫裂紋）產(chǎn)生：熱裂紋(高溫裂紋)高溫下產(chǎn)生存在部位：焊縫為主,熱影響區(qū)特征：宏觀看,沿焊縫的軸向成縱向分布（連續(xù)或繼續(xù)）也可看到縫橫向裂紋，裂口均有較明顯的氧化色彩，表面無光澤，微觀看，沿晶粒邊界（包括亞晶界）分布，屬于沿晶

3、斷裂性質(zhì)71)、熱裂紋分類結(jié)晶裂紋：在凝固的過程--結(jié)晶過程中產(chǎn)生高溫液化裂紋：在高溫下產(chǎn)生,鋼材或多層焊的層間金屬含有低熔點(diǎn)化合物經(jīng)重新溶化，在收縮應(yīng)力作用下,沿奧氏體晶間發(fā)生開裂多邊化裂紋：產(chǎn)生溫度低于固相線溫度,存在晶格缺陷(位錯(cuò)和空位),物理化學(xué)的不均勻性,在應(yīng)力作用下,缺陷聚集形成多邊化邊界,使強(qiáng)度塑性下降,沿多邊化邊界開裂,多發(fā)生純金屬或單相奧氏體合金焊縫。8HAZ液化裂紋晶間裂紋多邊化裂紋92）、再熱裂紋（消除應(yīng)力處理裂紋）由于重新加熱（熱處理）過程中產(chǎn)生稱再熱裂紋—消除應(yīng)力處理裂紋。3）、冷裂紋產(chǎn)生溫度：溫度區(qū)間在+100℃～-75℃之間存在部位:多在熱影響區(qū),但也有發(fā)生在

4、焊縫。特征（斷口）：宏觀斷口具有發(fā)亮的金屬光澤的脆性斷裂特征。微觀看：晶間斷裂，但也可穿晶（晶內(nèi)）斷裂，也可晶間和穿晶混合斷裂。10冷裂紋分類：延遲裂紋：特點(diǎn)不在焊后立即出現(xiàn)，有一段孕育期產(chǎn)生遲滯現(xiàn)象稱延遲裂紋。淬硬脆化裂紋（淬火裂紋）：淬硬傾向大的組織易產(chǎn)生這種裂紋（與氫含量關(guān)系不大）。低塑性脆化裂紋：在比較低的溫度下，由于收縮應(yīng)變超過了材料本身的塑性儲(chǔ)備產(chǎn)生的裂紋稱低塑性脆化裂紋。11延遲裂紋124）、層狀撕裂：由于軋制母材內(nèi)部存在有分層的夾雜物(特別是硫化物夾雜物）和焊接時(shí)產(chǎn)生的垂直軋制方向的應(yīng)力，使熱影響區(qū)附近地方產(chǎn)生呈“臺(tái)階”狀的層狀斷裂并有穿晶發(fā)展。135）、應(yīng)力腐蝕裂紋：金屬

5、材料在某些特定介質(zhì)和拉應(yīng)力共同作用下所產(chǎn)生的延遲破裂現(xiàn)象，稱應(yīng)力腐蝕裂紋。14三、熱裂紋與冷裂紋的基本特點(diǎn)本節(jié)結(jié)束15§5-2焊接熱裂紋一、結(jié)晶裂紋1、產(chǎn)生機(jī)理1）產(chǎn)生部位：結(jié)晶裂紋大部分都沿焊縫樹枝狀結(jié)晶的交界處發(fā)生和發(fā)展的，常見沿焊縫中心長(zhǎng)度方向開裂即縱向裂紋，有時(shí)焊縫內(nèi)部?jī)蓚€(gè)樹枝狀晶體之間。對(duì)于低碳鋼、奧氏體不銹鋼、鋁合金、結(jié)晶裂紋主要發(fā)生在焊縫上某些高強(qiáng)鋼，含雜質(zhì)較多的鋼種，除發(fā)生在焊縫之處，還出現(xiàn)在近縫區(qū)上。16結(jié)晶裂紋172）、熔池各階段產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的傾向在焊縫金屬凝固結(jié)晶的后期，低熔點(diǎn)共晶物被排擠在晶界，形成一種所謂的“液態(tài)薄膜”，在焊接拉應(yīng)力作用下，就可能在這薄弱地帶開裂，

6、產(chǎn)生結(jié)晶裂紋。產(chǎn)生結(jié)晶裂紋原因：①液態(tài)薄膜②拉伸應(yīng)力液態(tài)薄膜—根本原因拉伸應(yīng)力—必要條件18②固液階段：這一區(qū)也稱為“脆性溫度區(qū)”即圖上a、b之間的溫度范圍③固相階段：也叫完全凝固階段以低碳鋼焊接為例可把熔池的結(jié)晶分為以下三個(gè)階段①液固階段：（1區(qū)）Tb—稱為脆性溫度區(qū)，在比區(qū)間易產(chǎn)生結(jié)晶裂紋，雜質(zhì)較少的金屬,Tb小產(chǎn)生裂紋的可能性也小，雜質(zhì)多的金屬Tb大，產(chǎn)生裂紋的傾向也大193）產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的條件如圖縱座標(biāo)表示溫度，橫坐標(biāo)表示由拉伸應(yīng)力所產(chǎn)生的變形（e）和金屬的塑性（P），脆性溫度區(qū)的范圍用Tb表示上限是固液溫度開始下限固相線附近，或低于固相線一段溫度。在脆性溫度區(qū)內(nèi)焊縫的塑性用P表示

7、,是溫度的函數(shù)，,當(dāng)在某一瞬時(shí)溫度時(shí)有一個(gè)最小的塑性值（Pmin)（出現(xiàn)液態(tài)薄膜時(shí)）受拉伸應(yīng)力所產(chǎn)生的變形用e表示，也是溫度的函數(shù).20③按曲線（3）變化時(shí)，△e超過了焊縫塑性的最低值，產(chǎn)生裂紋①如果拉伸應(yīng)力所產(chǎn)生的變形隨溫度T按曲線（1）變化，e隨T按曲線（1）變化。產(chǎn)生了△e變形量，但焊縫仍有△es的塑性儲(chǔ)備量即△es>0，不產(chǎn)生熱裂紋②當(dāng)按曲線2變化時(shí),此時(shí)由拉伸應(yīng)力所產(chǎn)生的應(yīng)變,恰好等于焊縫的最低塑性值,即處于臨