焊接冶金与焊接性第4章　焊接缺陷及其控制.ppt

20921-4A 4.2.3　气孔的防止措施 4)铝合金MIG焊时，由于焊丝氧化膜的影响更为重要，减少熔池存在时间难以有效地防止焊丝氧化膜分解出来的氢向熔池侵入，因此一般希望增大熔池存在时间，以利气泡逸出。 20921-4A 4.3　焊接裂纹 在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，材料的原子结合遭到破坏，形成新界面而产生的缝隙称为焊接裂纹。它是在焊接、消除应力退火、工厂和工地的耐压试验过程中以及结构的使用过程中，焊接区产生的各种裂纹的总称，具有尖锐的缺口和长宽比大的特征，是降低焊接结构使用性能最危险的焊接缺陷之一。 20921-4A 4.3.1　焊接裂纹的种类和特征 图4-2　焊接裂纹的宏观形态及其分布1—焊缝中的纵向裂纹　2—焊缝中的横向裂纹　3—熔合区裂纹　4—焊缝根部裂纹5—HAZ根部裂纹　6—焊趾纵向裂纹(延迟裂纹)　7—焊趾纵向裂纹(液化裂纹、再热裂纹)　8—焊道下裂纹(延迟裂纹、液化裂纹、多边化裂纹)　9—层状撕裂10—弧坑裂纹(火口裂纹)　a—纵向裂纹　b—横向裂纹　c—星形裂纹 20921-4A 4.3.1　焊接裂纹的种类和特征 1.焊接热裂纹 20921-4A 4.3.1　焊接裂纹的种类和特征 表4-1　裂纹的分类及特征 裂纹分类 形成原因 敏感温区 对应材料 出现位置 裂纹走向 20921-4A 4.3.1　焊接裂纹的种类和特征 表4-1　裂纹的分类及特征 裂纹分类 形成原因 敏感温区 对应材料 出现位置 裂纹走向 层状撕裂 　钢板内部存在沿轧制方向的夹杂物，在垂直于轧制方向的拉应力作用下产生台阶式层状开裂 　400℃以下 　含有杂质的低合金高强度钢厚板结构 　热影响区附近 沿晶或穿晶 应力腐蚀裂纹 　在腐蚀介质和拉应力的共同作用下产生的延迟开裂 　任何温度 　碳钢、低合金钢、不锈钢、铝合金等 　焊缝或热影响区 沿晶或穿晶 20921-4A 4.3.1　焊接裂纹的种类和特征 (1)结晶裂纹　焊缝结晶过程中，在固相线附近，由于固态金属的收缩，残余液态金属不足，不能及时填充收缩留下的空间，在拉应力的作用下发生沿晶开裂，这种裂纹称为结晶裂纹。 图4-3　316L不锈钢焊缝中的热裂纹 20921-4A 4.3.1　焊接裂纹的种类和特征 (2)高温液化裂纹　在熔合线附近的热影响区或多层焊的层间部位，如果被焊金属含有较多的低熔共晶，在焊接热循环峰值温度的作用下，低熔共晶被重新熔化，在拉应力的作用下会沿奥氏体晶界发生开裂，这种裂纹称为高温液化裂纹。(3)多边化裂纹　焊接时，当焊缝或熔合区温度处在固相线稍下的高温区间时，刚结晶的金属中存在很多晶格缺陷，在一定的温度和应力作用下，这些晶格缺陷发生迁移和聚集，形成了二次边界，即多边化边界。2.焊接冷裂纹 20921-4A 4.3.1　焊接裂纹的种类和特征 (1)延迟裂纹　延迟裂纹是冷裂纹中的一种普遍形态，它的主要特点是不在焊后立即出现，而是有一定的孕育期，具有延迟现象，故称延迟裂纹，如图4-4所示。 图4-4　HY-80钢焊接热影响区中的延迟裂纹 20921-4A 4.3.1　焊接裂纹的种类和特征 (2)淬硬脆化裂纹　一些淬硬倾向很大的钢种，即使没有氢的诱发，仅在拘束应力的作用下，也能导致开裂。(3)低塑性脆化裂纹　某些塑性较低的材料，焊接后冷却至低温时，由于收缩应力而引起的应变超过了材质本身所具有的塑性储备，或材质变脆而产生的裂纹，称为低塑性脆化裂纹。3.其他裂纹 20921-4A 4.3.1　焊接裂纹的种类和特征 (1)再热裂纹　某些合金钢焊后消除应力处理过程中产生的裂纹，称为消除应力处理裂纹；在高温合金焊后时效处理或高温使用过程中伴随时效沉淀硬化而出现的裂纹，称为应变时效裂纹。(2) 层状撕裂　含有杂质的大型厚壁高强度钢结构在焊接及使用过程中，因钢板的厚度方向承受较大的拉伸应力而沿钢板轧制方向出现一种台阶状的裂纹称为层状撕裂。 图4-5　典型的层状撕裂 20921-4A 4.3.1　焊接裂纹的种类和特征 (3)应力腐蚀裂纹　应力腐蚀裂纹是指金属在某种特定的腐蚀介质与相应水平的拉伸应力共同作用下产生的裂纹。 图4-6　应力腐蚀裂纹 20921-4A 4.3.2　结晶裂纹的形成与控制 1.结晶裂纹的形成机理 图4-7　焊接时产生结晶裂纹的条件—液相线　—固相线　—脆性温度区间 20921-4A 4.3.2　结晶裂纹的形成与控制 2.结晶裂纹的影响因素(1)冶金因素　从材料的内因考虑，影响结晶裂纹的冶金因素主要是材料的化学成分，它直接影响结晶温度区间的大小、低熔共晶的形态以及一次结晶的组织。 图4-8　结晶温度区间宽度与结晶裂纹倾向的关系 20921-4A 4.3.2　结晶裂纹的形成与控制 1)结晶温度区间。2)低熔共晶的形态。 图4-9　第