合金因素对产生结晶裂纹的影响.PPT

（一）层状撕裂的形成机理 （二）影响因素 二、层状撕裂的形成机理及影响因素 1.非金属夹杂的种类、数量和分布形态 夹杂物的体积比；夹杂物的累积长度 2.Z向拘束应力 3.氢的影响 冷裂诱发引起 三、层状撕裂判据 （一）Z向拉伸断面收缩率不小于15% （二）插销Z向应力判据 与碳当量、氢含量及硫含量有关 四、防止层状撕裂的措施 （一）选用具有抗层状撕裂的钢材 1.精炼钢 2.控制硫化物夹杂的形态 1.尽量避免单侧焊缝，缓和根部应力状态 （二）设计和工艺上的措施 2.强度允许情况下，采用焊接量少的焊 缝代替焊接量多的焊缝 3.在承受Z向应力的一侧开坡口 4.预先焊打底焊缝，缓和Z向应力 5.采取防冷裂措施 应力腐蚀裂纹 一、应力腐蚀裂纹的危害性 在腐蚀介质及有拉应力存在时，应力腐蚀裂纹造成严重的失效事故 （一）应力腐蚀裂纹的分布 二、应力腐蚀裂纹的特征 （二）机械破裂应力腐蚀开裂机理滑移台阶高度大于氧化膜的厚度，氧化膜破裂，金属露于表面。 塑性变形引起的滑移台阶 四、应力腐蚀裂纹的影响因素及其防治 （一）组装 （二）焊材的选择：与母材成分一致 （三）焊接工艺：焊接线能量 （四）焊后消应力处理 （五）表面改质 谢 谢！ * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 随着热应变量增加，位错密度也随之增加，在应力作用下位错发生移动和聚集，当它们的浓度达到一定临界值后，就会形成裂纹源，在应力作用下，扩展形成宏观裂纹。 （2）晶格缺陷 　热影响区的最高硬度Hmax是评定高强钢裂纹倾向的重要指标。 某种钢开始出现裂纹时的氢含量称为临界含氢量[H]cr。各种钢的[H]cr值不同的，与钢的化学成分、刚度、预热温度及冷速有关。如碳当量越高，[H]cr越低（图5－43）。 2 氢的作用 冷裂纹也称为“氢致裂纹”。高强钢焊接接头含氢量越高裂纹的敏感性就越大。 焊缝中含氢量与焊接区域的清理、焊条类型、烘干温度和焊后的冷却速度等有关。 （1）氢的来源及焊缝中的含氢量 氢主要来自焊接材料中的水份、焊缝周边的铁锈、油污等。 氢在A体中的溶解度远大于在F体中的溶解度，因此在A →F时氢的溶解度急剧下降（图5－46a）。 氢在F体的扩散速度大于A体（图5－46b，表5－5）。 （2）金属组织对氢扩散的影响（1） 在焊缝冷却过程中，由于溶解度下降，氢极力逸出。若焊缝凝固速度较快，未逸出的氢滞留在焊缝金属中，氢原子便在金属内部扩散。由于氢在M体中扩散系数最小，造成氢集聚。 金属组织对氢扩散的影响（2） （1）马氏体致裂学说： 对淬硬倾向较大的钢焊接出现的冷裂纹是由于M体组织硬脆造成的，而且片状M体（挛晶M体）的淬火钢中更容易出现显微裂纹。这是由于硬脆M体形成时以极大的速度彼此撞击而成。在这些裂纹空间极易集聚氢，使裂纹扩展。所以M体相变是冷裂纹的主导因素，氢的作用是辅助的。 冷裂纹的两种学说（1） 强调氢脆是冷裂纹的主要原因。主要观点为： 金属内部的缺陷（微孔、夹杂、位错、空位）提供了潜在的裂纹源，在应力作用下，诱使氢原子向该处扩散并聚集结合成氢分子，产生很大的应力。这样氢在裂口尖端产生三维应力场，应力场又促使氢在该处富集造成更大的应力。当应力超过一定值时裂纹向前延伸，应力释放一部分，使氢的浓度扩散下降，低于氢的临界浓度，裂纹将暂停向前延伸。等到氢再次达到临界浓度时，裂纹再次向前扩展。 （2）氢脆致裂纹学说（1） 1 钢化学成分的影响 实质是钢的淬硬性的影响，Ceq越高，淬硬倾向就越大，冷裂敏感性越强。 根据构件的碳当量、氢含量和板厚可以估算冷裂纹的敏感性： 或 　　式中：Pc、Pw－裂纹敏感指数；Pcm－碳当量；R－拘束度。 四、影响冷裂纹的主要因素及其防治 　　根据Pc、Pw可确定避免冷裂纹所需的预热温度： 　　 T0 = 1440Pw－392℃ 焊接接头开始产生裂纹时的应力称为临界拘束应力σcr。σcr值可用试验方法测得。 设计焊缝时只要σcrσ（或R crR）就可以认为是安全的。 2 拘束应力影响（1） 在焊后冷却过程中，除一部分氢从表面逸出外，还向热影响区方向扩散。在扩散过程中，在一些塑性应变和微观缺陷部位发生氢聚集（应力集中高的部位的