斜Y型坡口焊接裂纹实验 PPT
工程材料焊接性-斜Y型坡口焊接裂纹实验-实验指导书
斜Y型坡口焊接裂纹实验实验指导书一、实验目的1、通过实验，使学生了解评价金属材料可焊性的常用实验方法。
2、认识冷裂纹产生的三个条件。
3、了解焊接冷裂纹断口的典型形貌。
二、实验设备及材料1、材料试板：Q235 6块焊条：E4303、E5015 Φ4.02、设备直流焊机1台砂轮切片机1台角向磨光机1台放大镜、秒表、手锤等各1个腐蚀液若干三、实验原理本实验方法产生的裂纹多出现于焊根尖角处的热影响区。
当焊缝金属的抗裂性不好时，裂纹可能扩展到焊缝金属，甚至贯穿焊缝表面。
裂纹可能在焊后立即出现，也可能在焊后数分钟乃至数小时才出现。
因此本实验方法主要适合于钢材焊接接头冷裂纹实验，也可做热裂纹实验，还可做母才和焊条组合的裂纹实验。
四、实验步骤（一）试件制备1、 将一定厚度的试样钢板按图1尺寸下料，并按图要求加工坡口。
2、 组对试件焊接拘束焊缝，组对好试件，按图上尺寸留好间隙，并用石笔划好分界线。
3、 焊满固定焊缝，均用E4303焊条，从中间向两边焊，几层不限，焊满为止。
但要注意要焊透，不能存在夹渣、未焊透以及角变形。
（二）焊接实验焊缝1、 调整焊接规范：E5015 Φ4.0焊条，电流170±10A ，电压24±1V ，焊速150±10mm/min ，并先在废钢板上试焊以便掌握焊速。
2、 焊接试验焊道，分别用烘干好的焊条，以规定焊速施焊一道。
3、 试件焊后，在室温放置48H 后，检查裂缝情况。
A —AB —B图1试件的形状和尺寸加工示意图（三）试验结果分析1、采用肉眼或其它适当方法来检查焊接接头的表面和断面是否有裂纹，并分别计算出表面裂纹率和断面裂纹率；2、裂纹的长度或高度按图2进行检测，裂纹长度为曲线按直线长度检测，裂纹重迭时不必分别计算；3、公式计算表面裂纹率CfLLf=∑⨯100%式中：Cf —表面裂纹率，%；∑Lf—表面裂纹长度之和，mm；L —试验焊缝长度，mm。
4、将试件采用适当的方法着色后拉断或弯断，然后按图b检测根部裂纹，并按下述公式计算出根部裂纹率CrLLr=∑⨯100%式中：Cr —根部裂纹率，%；∑Lr —根部裂纹长度之和，mm；L —试验焊缝长度，mm。
斜Y型坡口实验
斜Y型坡口实验一、实验内容1、实验理论方面通过斜Y型坡口裂纹实验，解决合金钢中不同的碳当量开裂倾向不同，合金钢中不同的含碳当量开裂倾向不同，钢结构中不同的拘束度、不同的钢板厚度裂纹倾向不同。
2、实验教学方面焊接斜Y型坡口试样，解剖实验焊缝，检查表面裂纹率、断面裂纹率、根部裂纹率，通过调整预热温度、采用不同的焊条减小裂纹率，提高对合金钢搞焊接性实验的意义。
二、实验目的及要求1、实验目的斜Y型坡口实验是检测被焊材料冷裂纹实验的方法，通过实验掌握斜Y型坡口实验的方法和步骤，对实验中出现的各种问题要正确的解决，懂得焊缝在应力集中、拘束状态下以及粗晶区脆化造成焊缝的开裂，掌握预热缓冷可防止冷裂纹。
2、要求要求同学在实验前了解实验板材的成分和力学性能。
焊接中会出现的问题，如何通过调整焊接工艺和工艺参数，解决出现的问题。
懂得坡口质量好与坏对实验结果的影响。
三、实验条件及要求（一）实验设备1、焊接设备和焊条烘干箱焊机牌号：BX—315；焊条烘干箱：ZYH—102、预热设备氧气体、减压阀、乙炔体、减压阀、H01—20焊炬一套、1000℃温度计等。
3、解剖设备无齿剧、线切割机、手工锯。
（二）焊接试板牌号、尺寸1、焊接试板牌号45钢或40Cr钢（也可根据实际情况确定）；2、尺寸200×75×20（mm），经过机械加工保证零件尺寸，按照图示开坡口。
板厚可根据实际情况确定。
（三）焊接材料数据及工艺参数焊条型号：E6303（根据试板钢号确定）；焊条直径：4 mm、焊接电流/I：170±10/ A、电弧电压/U：24±2/v、焊接速度/υ：150±10mm/min。
（四）要求试板坡口基本准确；焊条表面不得有脱落并经烘干使用；焊接中不得在试板上乱起弧；焊接要带防护面罩、穿绝缘鞋和隔热衣服；焊接试板的学生必须经过培训。
四、实验设计及实施的指导（一）焊前准备1、焊接前清理试件表面油污和铁锈。
斜y型坡口焊接裂纹试验
斜y型坡口焊接裂纹试验一、引言斜y型坡口焊接是一种常见的焊接方法，广泛应用于各个领域的结构连接。
然而，在实际应用中，由于焊接过程中的应力集中和热应力等因素的影响，往往会导致焊接接头产生裂纹，从而降低了焊接接头的强度和可靠性。
为了研究斜y型坡口焊接裂纹的产生机制和控制方法，进行了本次试验。
二、试验目的本次试验的目的是通过斜y型坡口焊接裂纹试验，研究焊接接头的破坏特点和裂纹的扩展规律，为提高焊接接头的质量和可靠性提供科学依据。
三、试验过程1. 材料准备：选取合适的焊接材料和焊接工艺参数，确保试验的可靠性和可重复性。
2. 制备试样：根据标准要求，制备带有斜y型坡口的试样。
3. 焊接工艺：根据焊接材料的要求，采用合适的焊接工艺进行焊接。
4. 试验加载：采用恒定载荷加载试样，记录载荷和试样的位移变化。
5. 试验记录：记录试验过程中的裂纹扩展情况，包括裂纹的长度、形态和扩展速度等。
6. 试验结束：当试样达到破坏条件或者完成试验要求时，结束试验。
四、结果分析根据试验结果，我们得到了以下结论：1. 斜y型坡口焊接接头在受力条件下容易产生裂纹，且裂纹往往从焊接接头的尖端开始扩展。
2. 裂纹扩展速度与斜y型坡口的尺寸和焊接工艺参数密切相关，增大焊接接头的角度和焊接电流可以减缓裂纹的扩展速度。
3. 焊接接头的质量和可靠性与焊接工艺参数和材料的选择密切相关，合理选择焊接工艺和材料可以有效控制裂纹的产生和扩展。
五、工程实际意义斜y型坡口焊接裂纹试验的研究对于提高焊接接头的质量和可靠性具有重要意义，特别是在航空航天、核工程等领域的结构连接中更为重要。
通过研究裂纹的产生机制和控制方法，可以指导焊接工程师在设计和制造焊接接头时注意裂纹的控制，提高焊接接头的质量和可靠性，避免事故的发生。
六、总结通过斜y型坡口焊接裂纹试验，我们深入研究了焊接接头的破坏特点和裂纹的扩展规律，得出了一些有益的结论。
这些结论对于提高焊接接头的质量和可靠性具有重要意义，并为工程实际提供了科学依据。
焊接裂纹演示课件
一、结晶裂纹形成机理
决定条件： a.TB的大小 b.脆性温度区内金属的塑性 c.在脆性温度区内的应变增长率
6
二、结晶裂纹的影响因素 1、合金状态图的类型和结晶温度区间
结晶温度区间与7裂纹倾向的关系
（一）冶金因素对产生结晶裂纹的影响
合金状态图与结晶裂纹倾向的关系 8
各合金元素对铁结晶温度区间的影响
四、影响焊接冷裂纹的主要因素及其防治
无预热及无后热焊后10min扩散氢聚集浓度与原始氢浓 度之比的40 分布情况
四、影响焊接冷裂纹的主要因素及其防治
氢气泡逸出的动态过程
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四、影响焊接冷裂纹的主要因素及其防治 （四）焊接工艺对冷裂纹的影响
1.焊接线能量对冷裂纹的影响 2.预热的影响 3.焊后后热的影响 4.多层焊的影响
内析出导致晶内强化。 （三）蠕变断裂理论
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三、再热裂纹的影响因素及其防治
（一）冶金因素
1.化学成分对再热裂纹的影响随钢 种的不同而差异
2.钢的晶粒度对再热裂纹的影响
51
Cr、Mo含量对SR的影响
52
V、Nb、Ti对SR的影响
三、再热裂纹的影响因素及其防治 3.焊接接头不同部位和缺口效应对 SR的影响
Mn、C、S同时存在时对结晶裂纹的影响 13
（一）冶金因素对产生结晶裂纹的影响
（４）硅
形成δ相的元素
（5）钛、锆和稀土
能形成高熔点的硫化物
（6）镍
易与硫形成低熔点共晶
（7）氧
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（一）冶金因素对产生结晶裂纹的影响 3.凝固结晶组织形态对结晶裂纹的影响
δ相在奥氏体基底上的分布
15
（二）力学因素对产生结晶裂纹的影响 冶金因素是必要条件而产生结晶裂纹的充 分条件是有力的作用。
焊接裂纹幻灯片
四、影响焊接冷裂纹的主要因素及其防治 （五）防止冷裂纹的途径
1.冶金方面
母材：采用低碳多种微量合金元素强化； 精炼降低杂质。
焊接本身：选用优质低氢焊材和低氢 焊接方法。
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四、影响焊接冷裂纹的主要因素及其防治 2.工艺方面
制定正确的施工程序、选择合适的焊接 线能量、预热温度、焊后后热及焊后热处 理。
18
三、防治结晶裂纹的措施
接头形式对裂纹倾向的影响
19
三、防治结晶裂纹的措施
锅炉管板与管束的焊接次序 对称焊接法举例
20
第三节 焊接冷裂纹
21
一、冷裂纹的危害性及其一般特征 （一）、冷裂纹的危害性
炸毁的球罐 22
一、冷裂纹的危害性及其一般特征 （二）、冷裂 纹的一般特征
14MnMoVN钢根部冷裂纹 23
四、影响焊接冷裂纹的主要因素及其防治
无预热及无后热焊后10min扩散氢聚集浓度与原始氢浓 度之比的40 分布情况
四、影响焊接冷裂纹的主要因素及其防治
氢气泡逸出的动态过程
41
四、影响焊接冷裂纹的主要因素及其防治 （四）焊接工艺对冷裂纹的影响
1.焊接线能量对冷裂纹的影响 2.预热的影响 3.焊后后热的影响 4.多层焊的影响
4.延迟裂纹的开裂机理 （1）充氢钢拉伸试验
延迟断裂时间34与应力的关系
三、焊接冷裂纹的机理
（2）延迟裂纹与温度的关系 （3）不同的钢种氢的扩散速度不同 （4）应力扩散理论
金属内部缺陷提供裂源，应力作用下开裂。
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三、焊接冷裂纹的机理
氢致裂3纹6 的扩展过程
三、焊接冷裂纹的机理
（三）焊接接头的应力状态 1.不均匀加热及冷却过程中所产生的热应 力 2.金属相变时产生的组织应力 3.结构自身拘束条件所造成的应力
焊接裂纹的处理PPT课件
第五章 焊接裂纹
28
以低碳钢焊接为例可把熔池的结晶分 为以下三个阶段
①液固阶段：（1区）
②固液阶段：这一区 也称为“脆性温度区” 即图上a、b之间的温 度范围 ③固相阶段：也叫 完全凝固阶段
Tb—称为脆性温度区，在比区间易产生结晶裂纹，杂质较少的金属, Tb 小产生裂纹的可能性也小，杂质多的金属Tb大，产生裂纹的倾向也大
③星形（弧形裂纹） 2、 按裂纹发生部位分
①焊缝金属中裂纹
纵向裂纹
②热影响区中裂纹
③焊缝热影响区贯穿裂纹
第五章 焊接裂纹
8
3 、按产生本质分类
1）、热裂纹 （高温裂纹）
产生：热裂纹(高温裂纹)高温下产生
存在部位：焊缝为主,热影响区
特征：宏观看, 沿焊缝的轴向成纵向分
布（连续或继续）也可看到缝横向裂纹 ，裂口均有较明显的氧化色彩，表面无 光泽，微观看，沿晶粒边界（包括亚晶 界）分布，属于沿晶断裂性质
第五章 焊接裂纹
16
延迟裂纹
第五章 焊接裂纹
17
4）、层状撕裂：
由于轧制母材内部存 在有分层的夹杂物(特 别是硫化物夹杂物） 和焊接时产生的垂直 轧制方向的应力，使 热影响区附近地方产 生呈“台阶”状的层 状断裂并有穿晶发展 。
第五章 焊接裂纹
18
5）、应力腐蚀裂纹：
金属材料在某些特定 介质和拉应力共同作 用下所产生的延迟破 裂现象，称应力腐蚀 裂纹。
第五章 焊接裂纹
3
重点内容
1、裂纹的分类用一般特征 2、结晶裂纹的形成机理、影响因素，及其防
冶措施 3、焊接冷裂纹的形成机理， 4、应力腐蚀裂纹形ຫໍສະໝຸດ 机理 ５、层状撕裂产生原因及防止、
01.斜Y坡口焊接裂纹实验
斜Y坡口焊接裂纹实验
5、试样放置24h，用肉眼或放大镜检查表面裂纹、根部裂纹和断 面裂纹，并用下述方法分别计算表面裂纹率、根部裂纹率和断面 裂纹率，并记录在表1－1中。试样上裂纹长度计算的示意图见图1 －3。
图1－3 试样上裂纹长度计算
a) 表面裂纹 b) 根部裂纹
c) 断面裂纹
斜Y坡口焊接裂纹实验
图1－1 Y坡口焊接裂纹试验试样形状及尺寸
斜Y坡口焊接裂纹实验
拘束焊缝为双面焊接，应事先焊好，注意防止角变形和未焊透。 试验焊缝采用手弧焊和采用自动送进焊条焊接时分别按图1－2a)和 b)进行。其中手弧焊试验焊缝两端各留2mm。
a) 手弧焊
b) 自动送进焊条电弧焊
图1－2 试验焊缝的焊接方式
斜Y坡口焊接裂纹实验
《材料成型原理与工艺实验》-01
斜Y坡口焊接裂纹
实验
作者：刘卫华 E-mail44582238 @ 地址：辽宁阜新中华路47号 电话：0418-3350534
斜Y坡口焊接裂纹实验
一、实验目的 1. 掌握斜Y坡口焊接裂纹试验的原理及目的； 2. 正确选择试样材料及尺寸，制定焊接工艺规范； 3. 通过试验结果，分析试验材料的焊接性。
四、实验方法及实验步骤 1、焊条烘干，烘干温度为300～400℃，时间为2～3h； 2、按图1－1试样尺寸加工坡口；
斜Y坡口焊接裂纹实验
3、利用埋弧焊机分别在20钢和16Mn试样上焊接拘束焊缝，注意防 止变形； 4、选择焊接电流170±10A，电弧电压24±2V，焊接速度 150±10mm/min，焊接规范焊接试验焊缝；
6、分析20钢和16Mn的冷裂倾向。
斜Y坡口焊接裂纹实验
五、实验报告要求
1、叙述Y坡口焊接裂纹试验的试验原理及过程； 2、根据所得实验数据计算表面裂纹率、根部裂纹率和断面裂纹率； 3、分析对比20钢和16Mn的冷裂倾向。
斜Y型坡口焊接裂纹实验.
LNPU一,试验步骤Pcm试验步骤1,调整焊接规范:Φ4焊条,电流,调整焊接规范:焊条,焊条电流170±10A,电压± , 24±V,焊速150±10mm/min,并先在废钢板上试± ,焊速± ,焊以便掌握焊速.焊以便掌握焊速. 2,焊接试验焊道,分别用烘干好的,焊接试验焊道,分别用烘干好的J502或J507焊或焊以规定焊速施焊一道.条,以规定焊速施焊一道.试件焊后,在室温放置24H后,检查裂缝情况. 3,试件焊后,在室温放置后检查裂缝情况.具体计算情况见前面.辽宁石油化工大学
斜Y型坡口焊接裂纹试验幻灯片
LNP斜Uy 坡口对接裂纹试验的特点：
接头拘束度大，根部尖角又有应力集中， 因此认为试验中表面裂纹率小于 20% ， 则用于生产就是安全的。 斜y坡口对接裂纹试验一般用于评价打底 焊缝及其热影响区冷裂纹倾向。而对于 焊缝金属则用直角坡口对接裂纹试验。 其实验方法及程序同斜y坡口。
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LNPU
小铁研式抗裂试验及断口分析
蒋应田
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1
LNPU 一、实验目的
1、 通过实验，使学生了解评价金属材 料可焊性的常用实验方法。 2、 认识冷裂纹产生的三个条件。 3、了解焊接冷裂纹断口的典型形貌。
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LNPU二、实验装置及实验材料
1、 材料
试板（材质为被测材料）12 块
LNPU 1、 冷裂纹端口分析
冷裂纹端口形态比较复杂。它随金属材 料的性能、强度、含氢量的多少，拘束 条件和焊接工艺变化。开裂的途径既有 穿晶，也有沿晶，以及两种的混合。一 般低合金高强钢焊接热影响区的冷裂纹， 断口形态主要由准解理（ Quasi-cleavage fracture） 沿 晶 （ Intergranular fracture） 和少量韧窝（Dimple Rupture）。
的力。
R ? E ??
L
平板对接： 式中E—母材金属的弹性模量
L—拘束距离
δ—板厚
由上式知：改变拘束距离 L和板厚 δ可以调节拘束度 R的大小。当 R值达 到一定值时就产生裂纹，这是的 R值称为临界拘束度 Rcr 。
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LNPU 辽宁石油化工大学
LNPU
焊接接头拘束应力可采用拘束度来预测，但并不能完全所反映， 这主要受钢种类型所限制，两者之间的关系可用下式表达
斜Y型坡口焊接裂纹实验29页PPT
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
斜Y型坡口焊接裂纹实验
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
包钢Q690D钢板斜Y坡口焊接裂纹试验研究
方 面结构 的拘 束应 力 较 大 ， 一方 面多 道 焊 接 过程 另 中存 在着 氢 的积 累 和 聚集 问题 ， 方 面 因素 均 有增 两 大氢致 裂纹产 生倾 向 ， 因此 产 品实 际焊 接 时应 优先
选 择低 氢 的焊 接 材料 及焊 接工 艺 ， 后 建 议 进 行及 焊 时 的消氢处理 。
０２％， ．２ 分别 满足标 准 Ｇ ／ １２ ０ ｏ９２（Ｃ Ｂ Ｔ６７ —２ ０ ＿ 最
大值为 ０６ ％ ） Ｙ ４３－ ２０ ［ （ 最大值为 ．５ 和 Ｂ １７ ０５３ Ｐ ｊ
０２％） 求 ， ．５ 要 当高 强 钢 板 的 Ｃ 在 ０４ ～０６ ．％ ．％ 时 ， 明钢 材有 一定 的淬硬倾 向 ， 表 焊接 时需预 热才能
程度 较 苛 刻 条 件 下 采 用 Ｈ Ｓ一７ ０焊 丝 ， ｔ０ ＋ Ａ ８％
＋ “ ＋ ＊ ＋ ”＋ ・＋ 一 ＋ 一＋ “＋ 一 ＋ 一十 ・ ・ ・＋ 一＋ 一＋ ・＋ “＋ ・
参 考 文 献
李 志设 ， 绍 云 ， 忠 权． 花 江 斜 拉 大桥 刘 葛 松
由表 ５可见 ，０ｍｍ钢 板 在 预热 温 度 为 ６ ３ ０℃ 、 ８ ０℃ 、０ ＝ １０ ｏ ， 组 小 铁 研 试 件 表 面 裂纹 １０ｏ 、２ Ｃ时 两 【 Ｑ ９ Ｅ Ｑ ２ Ｅ 钢 梁 焊 接 预 热 温 度 的 确 定 ３０ ／ ４ ０
２ ４ 表 ５ 斜 Ｙ坡 口焊 接 裂 纹 试 验 结 果
包钢 科 技
第 ３ ７卷
Ｃ ，０ Ｏ ２ ％气体 保护 焊 焊接 Ｑ ９ Ｄ钢板 时 ， ６０ 预热 ６ Ｏ℃ 以上温度 可 以防止 焊接 冷裂 纹 的产 生 。
（） ３ 由于 煤 矿 机 械 多 采 用 厚 板 多 层 多 道 焊 ， 一
斜y型坡口焊接裂纹试验方法
斜y型坡口焊接裂纹试验方法焊接，听起来就像是一个铁匠铺里叮叮当当的热闹场景，其实它是一门技术活，门道可是多得很。
而当我们提到“斜Y型坡口焊接裂纹试验方法”时，可能很多朋友都皱起了眉头，觉得这又是个高深莫测的术语。
其实，别紧张，我们就把它当成一场轻松愉快的聊天，把复杂的东西简单化，像泡茶一样，慢慢来，慢慢品。
1. 什么是斜Y型坡口？1.1 先说说“坡口”这个概念。
坡口就像是两块材料之间的接头，焊接的时候，它的形状可大有讲究。
想象一下，你在拼拼图，缺口对了，拼得就顺。
斜Y型坡口就是一种特殊的形状，像个Y字形，斜着的角度让焊接更稳当。
这么设计，不仅美观，而且能增强焊接的强度，真是一举两得。
1.2 说到裂纹，嘿，这可是焊接里的“老大难”问题。
就像是生活中的小摩擦，处理不好就会出大问题。
裂纹一旦出现，不仅影响外观，更严重的是可能危害到整个结构的安全性。
为了预防和查找这些裂纹，我们得进行一系列试验，就像是医生给病人做体检一样。
2. 裂纹试验的方法2.1 那么，裂纹试验到底是怎么个过程呢？首先，我们得准备好测试样品，就像厨师要备齐食材一样。
把斜Y型坡口焊接的样品制作好，接下来就是焊接啦！这个过程可不能马虎，焊接的温度、速度、角度都得掌握得当，简直是“千锤百炼”。
焊完后，让它冷却，千万不要急于求成，慢工出细活嘛。
2.2 然后，就到了检验的环节。
我们会使用一些无损检测的方法，比如超声波检测或射线检测。
这就像是给焊接的“身子”做个X光检查，看看里面有没有隐藏的裂纹。
遇到问题时，可别慌，得一针见血地找出症结所在，搞清楚是焊接时的温度不够，还是材料本身的缺陷。
真是个“细致活”，可不能掉以轻心。
3. 试验的意义3.1 那试验这些裂纹有什么用呢？简单说，这可是关乎安全的大事！试想一下，如果我们把不合格的焊接材料用在大桥、建筑上，后果可想而知。
为了让我们的生活更加安全，试验就是为这份安全把关。
俗话说，“预防胜于治疗”，提前做好这些检测，才能避免未来的麻烦。
焊接缺陷焊接裂纹课件
10-弧坑裂纹(火口裂纹) 焊接裂纹的宏观形态及其分布
Part IV 焊接缺陷及控制
§2.2 焊接热裂纹
产生结晶裂纹的条件： 焊缝在脆性温度区间内所承受的拉伸应变大于焊缝 金属所具有的塑性，或焊缝金属在脆性温度区间内 的（1塑）性脆储性备温量度(Δ区ε)T小B的于大零小，取决于三方面： T（B2越）大T，B内收金缩属应的力塑的性作δ用时间就越长，产生的应 变T（B3量一）越定T大时B内，的形TB应成内变热金增裂属长纹的率的塑倾性向δm越in越大低。，TB产主生要热取裂决纹 于的∂ε焊倾/∂t缝向越化越大学大，成，越分与容、焊易低缝产熔化生共学裂晶成纹的分，性、∂ε质偏/∂及析t主分程要布度与、焊晶经缝粒历金的大 大小属小及的及应热方变胀向速系性率数。有、关接。头的刚度、焊缝位置、线能量的 大小以及温度场分布。
Part IV 焊接缺陷及控制
§2.2 焊接热裂纹
(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
Part IV 焊接缺陷及控制
§2.2 焊接热裂纹
① 合金状态图类型和结晶温度区间 平衡条件下，合金状态图 脆性温度区的大小随着该 合焊金接的条整件个下结是晶不温平度衡区结间晶， 的实增际加固相而线增要加比。平S衡点条：件结 晶下区的间固最相大线向、左裂下纹方倾移向动最， 大与；此共同晶时点，：热裂裂倾纹向倾的向变最 小化。曲实线线也平随衡之左条移件。下，虚 线不平衡结晶。
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（3）焊接接头的应力状态
在焊接时，主要存在以下几种应力
①不均匀加热及冷却过程中所产生的热应力；
下面就三大因素简单介绍一下。
⑴钢材的淬硬倾向，主要决定于化学成分、板厚、焊接工艺和冷 却条件等。钢淬硬后开裂主要有以下的两个方面原因。 ①形成脆硬的马氏体组织 马氏体的脆硬是因碳饱和固溶在α—Fe种，使晶格发生较大的畸 变而难以变形（滑移），这样断裂时将消耗较低的（很少）能量。 因此，马氏体的存在时利于裂纹的形成和扩展。 ②淬硬会形成更多的晶格缺陷 碳在α—Fe中过饱和固溶，导致严重的晶格畸变，形成大量的晶 格缺陷，主要是空位和位错。在不平衡条件下，位错和空位发生 移动和聚集，在达到一定浓度后便形成裂纹源。 高强钢的淬硬倾向以热影响区最高硬度Hmax作为评定指标。
2、 焊接冷裂纹的产生及危害
冷裂纹是焊后冷却较低温度下产生的。对于低 合金钢、中碳钢而言，大约在钢的马氏体转变 温度MS附近。它是由于拘束应力、淬硬组织和 扩散氢的共同作用下产生的。
冷裂纹主要发生在低合金钢、中合金钢、中 碳和高碳钢的热影响区，个别情况下，如焊接 超高强度钢或某些钛合金时，冷裂纹也出现在 焊缝上。 危害：接头性能变坏，产生脆性断裂。
Pcm（碳当量）的变化如下： Pcm=0.20%
Pcm=0.25% N=3.3; Pcm=0.30% N=6.2Βιβλιοθήκη N=1.7;HR10082
H0ex p(2m 2 )
4hw
高强钢焊后冷却至100℃附近时扩散氢在某些部位（应力应变最大区域）发生聚
集而起到起裂作用，因此，把100℃时的残余扩散氢HR100称为有效氢含量。
t200=28.5～166s
t250=20.25～103s
LN大P家U应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交
辽宁石油化工大学
对于一般低合金钢，焊后延迟裂纹的出现往往在热影响区，这与焊缝及 热影响区组织变化和氢的扩散过程有关。
由于一般低合金钢焊缝金属的含碳量低于热影响区，在冷却时会在较高 的温度就发生相变，即由奥氏体分解为铁素体、珠光体、贝氏体以及低 碳马氏体等。在分解同时，原先溶解在焊缝的很多氢会极力进行扩散和 逸出，当然，原子氢将会从焊缝向热影响区扩散。当焊缝由奥氏体转变 为铁素体、珠光体等组织时，氢的溶解度会突然下降，而氢在铁素体、 珠光体中的扩散速度很快，因此氢会被很快地赶到未转变的奥氏体组织 中去扩散（热影响区），而在热影响区（奥氏体中）扩散速度慢，不能 很快地把氢扩散到距熔合线较远的母材中去，因此在熔合线附近形成了 富氢地带。当滞后相变的热影响区由奥氏体向马氏体转变时（因焊缝相 变超前于热影响区相变），氢便以过饱和状态残留在马氏体中，促使这 个地区进一步脆化。如果这个部位有缺口效应（应力集中、应变集中）， 并且氢的浓度足够高时，就可能产生根部裂纹或焊趾裂纹。若氢的浓度 更高，可使马氏体更加脆化，也可能产生焊道下裂纹。
3、 冷裂纹的种类
⑴延迟裂纹
主要特点是：不在焊后立即出现，具有延迟现象。主要取决于钢 中的淬硬倾向，焊接接头的应力状态合熔敷金属中的扩散氢含量。
⑵淬硬脆化裂纹
主要特点:焊后立即开裂，不受扩散氢的影响，只在拘束应力的 作用下产生。
产生原因：由于冷却时马氏体相变而产生的脆性造成的。主要取 决于钢的淬硬性和拘束条件。一般采用较高的预热温度和使用高 韧性的焊条基本上可以防止这种裂温。
⑶低塑性脆化裂纹
由于某些塑性较低材料，焊后冷至低温时，由于收缩力引起的应 变超过了材料本身所具有的塑性储备或材质变脆而产生的裂纹， 成为低塑性脆化裂纹。如：球墨铸铁补焊时，不采取措施而产生 白口开裂的现象
4、 延迟冷裂纹的产生机理分 析
在三种冷裂纹中，延迟裂纹的危害性最大，最具有普 遍性。因此，这里主要介绍这中裂纹的产生情况。有 关研究证明：钢材的淬硬倾向，焊接接头含氢量及其 分布，以及接头所承受的拘束应力状态是高强钢焊接 时产生冷裂纹的三大主要因素。这三个因素在一定条 件下是互相联系和相互促进的。
1台
气割设备
1套
砂轮切片机
1台
放大镜、秒表、手锤等各
1个
腐蚀液
若干
三、实验原理
1、 冷裂纹的测试方法简介 焊接冷裂纹倾向的测定方法很多，常用的有：最高硬度法、斜y 坡口对接裂纹试验法（“小铁研式”抗裂实验）、刚性拘束裂纹 试验（RRC试验）、拉伸拘束试验(TRC)、插销试验等。 按照接头拘束类型可把抗裂试验分为自拘束抗裂试验和外拘束性 抗裂试验两大类。 自拘束抗裂试验主要评价材料（焊材）抗热、冷裂纹性能，确定 焊接规范(不开裂时)及热处理情况（包括预热、后热）。这种试 验只是定性地进行。象小铁研试验、窗口试验等。 外拘束性试验适用于定量评定材料的裂纹倾向，以及可以比较深 入地进行有关理论研究工作，像插销试验法等。
式中H0—凝固时焊缝的处时含氢量 hW—焊缝的平均厚度 M—氢的热扩散因子
一般手工电弧焊时，，则
hw
(g tg( 2)hw)hw
g
2tg(
2
)
hw
用回归方程法可求的M如下：
t100
M D(T）dt
Dt 100
hw(g24tg (2)Ia3H6)02 1 0g2t1 g ()
2
0
适t300用=1范5.围5～t71510.=2459s .5～630s
⑵扩散氢的作用
大量的研究证明，氢的聚集开始于焊后约60秒（室温下板厚20mm）,约冷至100～ 150℃，在焊后1～2小时达到最大值（在有缺口效应的部位），然后逐渐耗散。
氢聚集的程度随钢种的化学成分不同而不同。在较高的拘束条件下
（R≥21700N/mm·mm）氢聚集系数N(N=C/C0,C—聚集氢浓度，C0—初始氢浓度)随
LNPU
小铁研式抗裂试验及断口分析
一、实验目的
1、 通过实验，使学生了解评价金属材 料可焊性的常用实验方法。 2、 认识冷裂纹产生的三个条件。 3、了解焊接冷裂纹断口的典型形貌。
二、实验装置及实验材料
1、 材料
试板（材质为被测材料）12块
焊条Φ4.0（焊条强度级别与试板等强度）
2、 设备
焊机（直流焊机）