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一、什么是裂紋
焊接裂紋,是焊接件中最常見的一種嚴重缺陷。
在焊接應力及其他致脆因素共同作用下,焊接接頭中局部地區的金屬原子結合力遭到破壞,而形成的新界面所產生的縫隙。
焊接裂紋
裂紋的危害:
它具有尖銳的缺口和大的長寬比的特征。裂紋影響焊接件的安全使用,是一種非常危險的工藝缺陷。
焊接裂紋不僅發生于焊接過程中,有的還有一定潛伏期,有的則產生于焊后的再次加熱過程中。
二、熱裂紋
多產生于接近固相線的高溫下,有沿晶界(見界面)分布的特征;但有時也能在低于固相線的溫度下,沿“多邊形化邊界”形成。
熱裂紋通常多產生于焊縫金屬內,但也可能形成在焊接熔合線附近的被焊金屬(母材)內。
熱裂紋
三、冷裂紋
根據引起的主要原因可分為淬火裂紋、氫致延遲裂紋和變形裂紋。
冷裂紋
淬火裂紋
產生在鋼的馬氏體轉變點(Ms)附近(見過冷奧氏體轉變圖)、或在200℃以下的裂紋,主要發生于中、高碳鋼,低合金高強度鋼以及鈦合金等,主要產生部位在熱影響區以及焊縫金屬內。
裂紋走向為沿晶或穿晶。
形成冷裂紋的主要因素有:
①金屬的含氫量偏高;
②脆性組織或對氫脆敏感的組織;
③焊接拘束應力(或應變)。
氫致延遲裂紋
焊接過程中溶于焊縫金屬內的氫向熱影響區擴散、偏聚,特別是在容易啟裂的三軸拉應力集中區富集,引起氫脆,即降低金屬在啟裂位置(或裂紋前端)的臨界應力,當此處的局部應力超過此臨界應力時,就造成開裂。
因此,它常產生在嚴重應力集中的焊件根部和縫邊,以及過熱區。
防止的措施包括:
①降低焊縫中的含氫量,例如采用低氫焊條,嚴格烘干焊接材料等;
②合理的預熱及后熱;
③選用碳當量較低的原材料;
④減小拘束應力,避免應力集中(見金屬中氫)。
變形裂紋
這種裂紋的形成不一定是因為氫含量偏高,在多層焊或角焊縫產生應變集中的情況下,由于拉伸應變超過了金屬塑性變形能力而產生。
四、再熱裂紋
產生于某些低合金高強度鋼、珠光體耐熱鋼、奧氏體不銹鋼以及鎳基合金焊后的再次高溫加熱過程中。
其主要原因一般認為當焊后再次加熱到 500~700℃時,在熱影響區的過熱區內,由于特殊碳化物析出引起的晶內二次強化,一些弱化晶界的微量元素的析出,以及使焊接應力松弛時的附加變形集中于晶界,而導致沿晶開裂。
因此,這種裂紋具有晶間開裂的特征,并且都發生在有嚴重應力集中的熱影響區的粗晶區內。
五、層狀撕裂
主要產生于厚板角焊時,見附圖。其特征為平行于鋼板表面,沿軋制方向呈階梯形發展。這種裂紋往往不限于熱影響區內,也可出現在遠離表面的母材中。
其產生的主要原因是由于金屬中非金屬夾雜物的層狀分布,使鋼板沿板厚方向塑性低于沿軋制方向,另外由于厚板角焊時在板厚方向造成了很大的焊接應力,所以引起層狀撕裂。
通常認為片狀硫化物夾雜危害最大,而層狀硅酸鹽和過量密集的氧化鋁夾雜物也有影響。