第五章焊接裂纹

5）应力腐蚀裂纹：
金属材料在某些腐蚀 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。
三、热裂纹与冷裂纹的基本特点
裂纹 产生温度 产生部位
宏观特征
热裂纹
冷裂纹
高温下产生
低温下产生
焊缝、热影响区 热影响区、焊缝
沿焊缝的轴向成纵向 分布,也有横向分布， 裂口均有氧化色彩， 表面无光泽
从上述的讨论中可以看出：由低熔点共晶形 成的液态薄膜是产生结晶裂纹的主要根源。
但大量的试验表明当低熔点共晶的数量达到 一定界限时，反而具有愈合裂纹的作用，即低熔 点共晶达到一定数量后，可以自由流动，填充有 裂纹的部位，减少裂纹的形成，所以为防止结晶 裂纹的产生，有时在焊接过程中加入一定量的硅 ，利用低熔点共晶形成愈合作用而消除裂纹。
特征：宏观看, 沿焊缝的轴向成纵向分
布（连续或继续），也可看到焊缝横向 裂纹，裂口均有较明显的氧化色彩，表 面无光泽。微观上，沿晶粒边界分布， 属于沿晶断裂性质。
热裂纹分类
a. 结晶裂纹：在凝固的过程--结晶过程中产生
b. 高温液化裂纹：在高温下产生,钢材或多层焊
的层间金属含有低熔点化合物经重新溶化在 收缩应力作用下,沿奥氏体晶间发生开裂。
②拉伸应力
结晶裂纹是在焊缝结晶过程中产生的，但是究竟 产生在结晶的哪个阶段哪？
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： 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，在此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。
形貌特征。
第一节 概述
一、危害性
焊接结构产生裂纹时，轻者需要返修， 浪费人力、物力、时间，重者造成焊接结 构报废，无法修补。更严重者造成事故、 人身伤亡。如：1969年有一艘5万吨的矿 石运输船在太平洋上航行时，断裂成两段 而沉没，在压力容器破坏事故中，有很多 都是由于焊接裂纹造成。因此，解决研究 焊接裂纹已成为当前主要课题。
一、结晶裂纹的形成机理 1、 产生机理
1）产生部位：结晶裂纹大部分都沿焊缝树枝状 晶的交界处发生和发展的，常见的沿焊缝中心 纵向开裂，有时也发生在焊缝内部两个树枝状 晶体之间。
对于低碳钢、奥氏体不锈钢、铝合金、结 晶裂纹主要发生在焊缝结晶过程中的薄弱地带 —晶界，含杂质较多的钢种，除发生在焊缝上外， 还出现在近缝区上。
第五章 焊接裂纹
第五章 焊接裂纹
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
概述 焊接热裂纹 焊接冷裂纹 再热裂纹 层状撕裂 应力腐蚀裂纹 焊接裂纹综合分析和判断
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、应力腐蚀裂纹形成机理 5、层状撕裂产生原因及防止 6、焊接裂纹综合分析及判断，各种裂纹断口
二、焊接裂纹的分类及特征
1.按照裂纹走向和分布位置分类：
纵向裂纹
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
2 、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,热影响区也存在。
3）冷裂纹
产生温度：温度区间在+100℃～-75℃之间 存在部位:多在热影响区,但也有发生在焊缝。特征 （断口）： 宏观： 断口具有发亮的金属光泽的脆性断裂特征。 微观： 晶间断裂，但也可穿晶（晶内）断裂，也 可晶间和穿晶混合断裂。
冷裂纹分类：
a. 延迟裂纹：特点不在焊后立即出现，有 一段孕育期产生迟滞现象称延迟裂纹。
综上所述：当温度在脆性温度区间时，焊 缝金属产生裂纹的可能性较大；当温度高于或 低于脆性温度区时，焊缝金属具有较大的抵抗 结晶裂纹的能力，产生结晶裂纹的倾向小。
一般情况下，杂质少的金属由于脆性温度 区的范围窄，拉伸应力在此区间的作用时间短， 应变量小，焊接时产生裂纹的可能性小；若含 杂质较多或有明显方向性粗大晶粒时，脆性温 度区范围变宽，拉伸应力在此区的作用时间长， 裂纹倾向大。
断口具有发亮的 金属光泽
微观特征
沿晶粒边界分布，属 于沿晶断裂性质
晶间断裂，也有 穿晶内断裂，也 有晶间和穿晶混 合断裂
本节结束
第二节 焊接热裂纹
焊接热裂纹是焊接生产中常见的一种焊接缺 陷，一般的低碳钢、低合金钢，不锈钢、铝合 金、镍基合金等，在焊接过程中都可能会产生 热裂纹。
常见的热裂纹主要是结晶裂纹、液化裂纹和多 边化裂纹。有时把高温空穴开裂和蠕变开裂（ 包括再热裂纹）也划分在热裂纹当中。 焊接生产中遇到的热裂纹主要是结晶裂纹。
c. 多边化裂纹：产生温度低于固相线温度,因存
在晶格缺陷(位错和空位),物理化学的不均匀性 ,在应力作用下,缺陷聚集形成多边化边界,使强 度塑性下降,沿多边化边界开裂,多发生纯金属 或单相奥氏体合金焊缝中。
结 晶 裂 纹
HAZ液化裂纹
Baidu Nhomakorabea多边化裂纹
2）再热裂纹（消除应力处理裂纹）
由于重新加热（热处理）过程中产生称再热 裂纹—消除应力处理裂纹。
结 晶 裂 纹
× 500
图中上部是焊缝，下部是母材，裂缝分布在先共析铁素体中
×340
裂缝发生在一次结晶晶界上的先共析铁素体中，并沿铁素体扩 展，这种情况与非金属夹杂物呈链状分布在先共析铁素体中有 关。
2）熔池各阶段产生结晶裂纹的倾向
在焊缝金属凝固结晶的后期，低熔点共晶物被排挤在晶 界，形成一种所谓的“液态薄膜”，在焊接拉应力作用 下，就可能在这薄弱地带开裂，产生结晶裂纹。 产生结晶裂纹原因：①液态薄膜
b. 淬硬脆化裂纹（淬火裂纹）：淬硬倾向 大的组织易产生这种裂纹（与氢含量关 系不大）。
c. 低塑性脆化裂纹：在比较低的温度下， 由于收缩应变超过了材料本身的塑性储 备产生的裂纹称低塑性脆化裂纹。
延迟裂纹
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），在焊接时产生的垂 直轧制方向的应力，使热影 响区附近地方产生呈“台阶 ”状的层状断裂并沿穿晶发 展。