焊接缺陷—2焊接裂纹描述.ppt

材料成型基础Part IV焊接缺陷及控制 焊接裂纹 §2.1 概述 2、裂纹的种类 各种不同类型的裂纹 ①焊缝中纵向裂纹，②焊缝上横向裂纹， ③热影响区纵向裂纹，④热影响区横向裂纹， ⑤火口（弧坑）裂纹，⑥焊道下裂纹， ⑦焊缝内部晶间裂纹，⑧焊趾裂纹， ⑨热影响区焊缝贯穿裂纹，⑩焊缝根部裂纹 分类: 1 、 按裂纹分布的走向分: ①横向裂纹 ②纵向裂纹 ③星形（弧形裂纹） 分类: 3 、 按产生本质分: ①热裂纹 hot cracking ②冷裂纹 cold cracking ③再热裂纹 stress relief cracking ④层状撕裂 lamellar tear ⑤应力腐蚀裂纹 stress corrosion cracking 1、热裂纹概述 3、热裂纹形成机理 1 成因 1 成因 2 凝固阶段对结晶裂纹产生的作用 2 凝固阶段对结晶裂纹产生的作用 3 结晶裂纹产生的条件 产生结晶裂纹的条件： 产生结晶裂纹的条件： 产生结晶裂纹的力学条件： 3 焊接结晶裂纹的影响因素 1 、冶金因素 ① 合金状态图类型和结晶温度区间 ② 化学成分 ③ 结晶组织形态 2 、工艺因素 ④ 工艺条件 ⑤ 结构形式 ⑥ 拘束状态 ① 合金状态图类型和结晶温度区间 ① 合金状态图类型和结晶温度区间 ② 合金元素 ② 合金元素 b 、C d 、Si ③ 凝固时界面张力 ④ 一次结晶组织形态及组织对结晶裂纹的影响 ⑤ 工艺条件 ⑤ 工艺条件 ⑥ 接头形式 4 防止结晶裂纹的措施 4 防止结晶裂纹的措施 4 防止结晶裂纹的措施 2 、工艺方面——改善焊接的应力状态 4、近缝区液化裂纹 1 、近缝区液化裂纹产生机理 1 、近缝区液化裂纹产生机理 2 、影响因素 5、多边化裂纹 高温低塑性裂纹 2 、特点 3 、影响因素 1、冷裂纹特征 2、冷裂纹分类 2、冷裂纹分类 3、延迟裂纹的主要影响因素及开裂机理 1 、钢种的淬硬倾向 1 、形成淬硬的马氏体 2 、淬硬产生的晶格缺陷 2 、氢的作用 3 、氢在致裂过程中动态行为 氢致裂纹目前有几种说法 ① 氢的应力扩散理论 ② 空穴氢压脆化说 ③ 氢吸附脆化说 3 、焊接接头的拘束应力 4 裂纹敏感指数 高强钢焊接时产生冷裂纹的机理在于钢淬硬以后受氢的侵袭和诱发，使之脆化，在拘束应力的作用下产生了裂纹，大量的实践证明，产生裂纹的原因就是三大因素综合作用的结果。 4、防止措施 3 、拘束应力 4 、冷裂敏感性判据——临界冷却时间 4 、冷裂敏感性判据——临界冷却时间 三、热裂纹与冷裂纹的基本特点 1、再热裂纹 消除应力处理裂纹 1、产生部位起于近缝区的粗晶区，止裂于细晶区，沿晶间开裂，沿熔合线在奥氏体粗晶粒边界发展。有的裂纹并不是连续的，而是断续的 遇到细晶停止扩展 ，在母材、焊缝和热影响区的细晶部位均不产生再热裂纹。 2 、产生机理 3 、再热裂纹产生机理 a. 晶界杂质析集弱化说 b. 二次沉淀理论-晶内沉淀强化 c.高温蠕变理论 3 、影响因素及防止措施 2 工艺措施 2、层状撕裂 1 、特征及危害性 b. 条件及分类 c. 形态的影响因素层状撕裂的形态也不是完全都呈梯形分布，而是与夹杂的种类、形状、和分布等情况有关。当轧制方向有较多的片状MnS时，则层状撕裂多以阶梯状出现；当以硅酸盐夹杂为主时常呈直线状；如以Al2O3夹杂为主时呈不规则的阶梯状。 2 、形成机理及影响因素 3 、影响因素 4 、防止措施 接头形式在受力最小时即可防止层状撕裂，通过开坡口来减轻钢板Z向受承受的应力和应变。 3、应力腐蚀裂纹： 1 、SCC特征 3 、应力条件 4 、材质与介质的匹配 2 、SCC形成机理 2 、电化学应力裂机理 从电化学考虑，把应力腐蚀裂纹分为两大类: a. 应力阳极溶解开裂， 简记APC b. 应力阴极氢脆开裂， 简记HEC HEC和APC应力腐蚀过程 HEC和APC应力腐蚀过程 3 、机械破裂应力腐蚀开裂机理 4 、发展阶段 3 、应力腐蚀的预防措施 c、焊接工艺 2 消除应力处理 2 消除应力处理 3 、生产管理 根据各类裂纹的主要特征，从宏观、微观和断口三方面进行分析及判断。 3、断口分析及判断 1 、 焊接裂纹的断裂形式及断口形态 2 、热裂纹断口形貌 3 、冷裂纹断口形貌 4 、再热裂纹断口形貌 5 、层状撕裂断口形貌 6 、应力腐蚀裂纹断口形貌 思考题 1. 简述焊接裂纹的种类及其特征和产生的原因。 2. 分析液态薄膜的成因及其对产生热裂纹的影响。 3.