四 金属焊接幻灯片.ppt

金属材料工程专业 材料的连接 第八章材料的连接 连接是将各类材料加工制作成产品的过程中不可缺少的手段 连接的目的 将两个或两个以上的零件 通过连接形成具有确定功能的部件 不同功能的部件通过连接构成各式各样的工业产品 焊接是一种永久性连接金属材料的工艺方法 焊接过程的实质是通过物理 化学过程 加热 加压 使两个分离的固态体产生原子 分子 间结合力 即借助于金属原子的结合与扩散作用 使分离的金属材料牢固地连接起来 焊接在现代工业生产中具有十分重要地作用 在制造大型结构或复杂地机器部件时 更显优越 因为它可以化大为小 化复杂为简单的方法准备坯料 然后用逐次装配焊接的方法拼小成大 这是其他工艺方法难以做到的 第一节焊接概述 焊接机器人是从事焊接 包括切割与喷涂 的工业机器人 根据国际标准化组织 ISO 工业机器人术语标准的定义 工业机器人是一种多用途的 可重复编程的自动控制操作机 Manipulator 具有三个或更多可编程的轴 用于工业自动化领域 焊接技术主要研究和发展方向 高效 节能及焊接过程中的环保技术 复杂使用环境中 焊接结构件的制造 精密焊接及焊接成形技术 焊接工程控制系统的智能化 焊接生产系统柔性化及综合集成 研究焊接表面处理技术和其他相关联技术 焊接方法分类 熔化焊属于最典型的液相连接 将材料加热至熔化 利用液相的相容而实现原子间的结合 压力焊属于典型的固相连接 通常连接的温度均低于母材金属 或金属中间层 的熔点 它利用压力使待连接表面在固态下达到紧密接触 通过塑性变形 再结晶和扩散实现原子间的结合 钎焊属于典型的液 固相连接 材料钎焊时 选用比母材熔点低的填充材料 钎料 在低于母材熔点 高于钎料熔点的温度下 借助熔化钎料填满母材间的间隙 并通过钎料与母材的相互作用 然后冷却凝固成牢固的接头 主要参考书 1 焊接工艺及原理 葛照祥主编 中国电力出版社 2 焊接方法及设备 第二分册 毕惠琴主编 机械工业出版社 3 焊接方法及设备 第四分册 钎焊及粘接 周僖 魏月贞主编 机械工业出版社 4 焊接冶金学 周振丰主编 机械工业出版社 熔焊三要素 一 热源 电弧 电渣热 电子束 激光束等 二 溶池保护 渣保护 气体保护 渣 气联合保护 三 填充金属 焊接过程包括 物理过程和冶金化学过程 第二节熔化焊接原理 熔化焊接 熔焊 是利用电能 化学能等作为热源 使焊件接头局部熔化成熔融状态 然后冷却结晶 连接成一体的方法 熔化焊接接头的形成 焊件加热 熔化 冶金反应 凝固结晶 固态相变 接头形成 获得良好连接头 焊缝 的条件 合适的温度 良好的熔池保护 适当的焊缝填充金属 熔焊分类 按热源分类 焊条电弧焊 埋弧焊 气体保护焊 电渣焊 等离子弧焊 电子束焊 激光焊等 常用熔焊热源的主要热特性 电弧焊原理 电弧焊 利用焊条和工件之间产生的电弧热将焊条和工件的局部加热到熔化状态 焊条端部熔化后的熔滴和熔化的母材 工件 融合一起形成熔池 随着电弧向前移动 熔池液态金属逐步冷却结晶 形成焊缝 焊接电弧 电弧焊热过程 焊接的冶金过程 焊缝金属的结晶 焊接热影响区的组织和性能 8 2 1焊接电弧机理 电弧的概念电弧是两电极之间气体的强力的放电现象 电弧放电的特点 电压低 电流大 温度高 发光强 研究电弧的必要性电弧是所有电弧焊方法的能源 到目前为止 电弧焊之所以能在焊接方法中占据主要地位 一个重要的原因就是电弧能有效而简便地把弧焊电源输送的电能转换成焊接过程所需要的热能和机械能 因此 为了认识和发展电弧焊方法 首先就必须弄清楚电弧是怎样实现这种能量转换和焊接中是如何利用这种能源的 这就需要深入了解焊接电弧的物理本质和各种特性 电弧电压的三个区域阴极降压区 10 5 10 6mm阳极降压区 10 3 10 4mm弧柱区 长度最长 一般根据电源工作电压确定 弧柱活性斑点区 最热点 阴极斑点 阳极斑点 温度6000 7000 一 气体放电基本概念 气体导电与金属导电的区别金属 I U R 电流与电压之间满足线性关系 原因 金属中有大量可以自由移动的带电粒子 电子 气体 电流与电压之间为非线性关系 原因 在正常状态下 气体中不含带电粒子 正离子 负离子 电子 气体放电及类型要使两电极之间的气体导电必须具备两个条件 1 两电极之间有带电粒子 2 两电极之间有电场 非自持放电 气体导电所需要的带电粒子不能通过导电过程本身产生 而需要外加措施来产生带电粒子 加热 施加一定能量的光子 自持放电 当电流大于一定值时 一旦放电开始 气体导电过程本身就可以产生维持导电所需要的带电粒子 二 电弧中带电粒子的产生 两电极空间的气体电离 电极的电子发射 一 气体的电离1 电离的概念 在外加能量作用下 使中性的气体分子或原子分离成电子和正离子的过程 2 电离能及其表示方法 概念 电离能表示方法 电离能通常以电子伏特 eV 为单位 注意 1 气体电离电压的高低说明了该种气体产生带电粒子的难易 2 电弧焊中的气体粒子电离现象主要是一次电离 3 当电弧空间同时存在电离电压不同的几种气体时 电离电压低的气体粒子将先电离 4 激励 1 热电离a 定义 气体粒子受热的作用 发生非弹性碰撞而产生电离的过程 b 电离度 单位体积内电离的粒子数与气体电离前粒子总数的比值 用X表示 即 X 电离后的中性粒子密度 电离前的中性粒子密度 式中 X为电离度 P为气压 T为温度 e为电子电量 ui为气体电离电压 K为玻尔兹曼常数 电弧弧柱温度一般在5000 30000K范围 因此 热电离是弧柱部分产生带电粒子最主要的途径 c 热解离 电弧中的多原子气体由于热的作用将分解成原子 这种现象称为热解离 热解离是吸热反应 因此热解离影响着带电粒子的产生 还影响着电弧热性能 3 电离种类 电场作用下的电离 i定义 在两电极间的电场作用下 气体中的带电粒子被加速 电能将转换为带电粒子的动能 当带电粒子的动能增加到一定数值时 则可能与中性粒子发生非弹性碰撞而使之 中性粒子 产生电离 ii电场作用下的电离主要是电子与中性粒子的碰撞产生 原因如下 电子自由行程比离子大 倍左右 因此获能多 速度大 电子与中性粒子碰撞 几乎可以把其全部能量传递给中性粒子 电场作用下的电离只有在阴极压降区和阳极压降区才显著 弧柱部分由于电场强度小 电子在平均的自由行程下所获得的动能小 因此在弧柱区热电离是主要形式 光电离 a 定义 中性气体粒子受到光辐射的作用而产生的电离过程称为光电离 b 电离条件 焊接电弧的光辐射只能对K Na Ca Al等金属蒸气可能直接引起光电离 而对焊接电弧气氛中的其它气体则不能直接引起光电离 因此 光电离只是电弧中产生带电粒子的一种次要途径 热电离是主要的 在弧柱区和两极区 场电离是次要的 主要发生在阴极区和阳极区 光电离再次之 气体电离小结 二 电极的电子发射 在焊接电弧中 电极只能发射电子 不能发射离子 从阴极和阳极都可发射电子 但只有阴极发射的电子才参与导电过程 因此 只叙述阴极的电子发射 由于从阴极发射的电子 在电场的加速下碰撞电弧导电空间的中性气体粒子而使之电离 这样就使阴极电子发射充当了维持电弧导电的 原电子之源 因此 阴极电子发射在电弧导电过程中起着特别重要的作用 1 电子发射的基本概念 a 定义 阴极中的自由电子受到一定的外加能量作用时 从阴极表面逸出的过程称为电子发射 b 逸出功 电子从阴极表面逸出需要的最低外加能量 1个电子从金属表面逸出所需要的最低外加能量称为逸出功 W 单位是电子伏特 金属与其氧化物相比 其氧化物的逸出功低 因此 当金属表面存在氧化物时逸出功都会减小 2 电子发射的种类型 热发射 场致发射 光发射 粒子碰撞发射a 热发射 阴极表面因受热的作用而使其内部的自由电子热运动速度加大 动能增加 一部分电子动能达到或超逸出功时产生的电子发射现象称为热发射 条件 式中MeVe2 2为电子动能 eUw为电子逸出功 1 发射电子带走能量而对金属表面产生冷却作用 2 热阴极电弧 钨 碳等电极沸点很高 可加热到很高的温度 大于3500K 主要靠热发射来提供电子 这种电弧称为热阴极电弧 冷阴极电弧 由于受电极沸点限制 温度不可能太高 不能靠热发射来提供足够的电子 这种电弧称为冷阴极电弧 b 场致发射 电极表面的电子受外电场的库仑力的作用而产生的电子发射现象 外电场的作用相当于降低了电子的逸出功 形成原因 当采用钢 铜 铝等低沸点材料作阴极时 其沸点分别为3013K 2868K和2770K 阴极加热温度受材料沸点限制不可能很高 热发射能力较弱 在阴极区域电子严重不足 从而形成正离子堆积 阴极压降增大 在阴极区产生极大的静电场 此时向电弧提供电子的主要方式是场致发射电子 实际上 电弧焊时纯粹的场致发射是不存在的 只不过是在采用冷阴极时以场致发射为主 热发射为辅而已 c 光发射当阴极表面受到光辐射作用时 阴极内的自由电子能量达到一定程度而逸出阴极表面的现象称为光发射 d 粒子碰撞发射 电弧中高速运动的粒子 主要是正离子 碰撞阴极时 把能量传递给阴极表面的电子 使电子能量增加而逸出阴极表面的现象 焊接电弧中 阴极区有大量的正离子聚积 正离子在阴极区电场作用下被加速 获得较大动能 撞击阴极表面会形成碰撞发射 在一定条件下 这种电子发射形式也是焊接电弧阴极区提供导电所需要带电粒子的主要途径之一 实际焊接过程中 上述几种电子发射形式常常是同时存在 相互促进 相互补充 只是在不同的条件下它们起的作用各不相同 三 对导电不利的因素 1 带电粒子的扩散 电弧空间中如果带电粒子的分布不均匀 则带电粒子将从密度高的地方向密度低的地方迁移而使密度趋于均匀 危害 使弧柱中心带电粒子数减少 还将中心的一部分热量带到电弧周边 影响导电 2 复合 电弧空间的正负带电粒子 正离子 负离子 电子 在一定条件下相遇而结合成中性粒子的过程 3 负离子的产生 在一定条件下 有些中性原子或分子能吸附电子而形成负离子 由于电弧周边温度较低 因而中性粒子易与从电弧中心扩散出来的动能较低的电子相遇而形成负离子 最小电压原理原理 最小电压原理是电弧的一种特性 电弧的最小能量消耗的表现 当电流和电弧周围条件 如气体介质种类 温度 压力等 一定时 稳定燃烧的电弧将自动选择一个确定的导电截面 使电弧的能量消耗最小 原因 能量最低 电流和电弧周围条件一定时 如果电弧截面面积大于或小于其自动确定的截面 都会引起电场强度E增大 使消耗的能量增多 违反最小电压原理 因为电弧截面增大时 电弧与周围介质的接触面增大 电弧向周围介质散失的热量增加 要求电弧产生更多的能量与之相平衡 即要求电弧热EI增加 反之 若电弧截面减小 则在I一定的情况下 电流密度必然增加 导致E增大 能耗增加 所以说 电弧将自动确定一个截面 在这一截面下 使EI最小 即消耗的能量最小 阴极斑点1 定义 在阴极上电流集中 电流密度很高 发出烁亮光辉的点 2 形成条件 电弧通过该点消耗的能量最低 该点具备发射电子的条件 3 特点 电流密度很高 105 107A cm2 有所谓的 粘着性 斑点不能沿阴极表面连续移动 而是跳动 具有自动寻找氧化物的能力 4 出现条件 高熔点材料作阴极且电流很小时 所有的低熔点材料作阴极 阳极斑点1 定义 在阳极上电流集中 电流密度很高 发出烁亮光辉的点 2 形成条件 电弧通过该点消耗的能量最低 该点有金属蒸发 3 特点 电流密度很高 102 103A cm2 有所谓的 粘着性 斑点不能沿阳极表面连续移动 而是跳动 具有自动寻找纯金属的能力 4 出现条件 低熔点材料作阳极 思考题 1 气体导电的条件是什么 2 气体电离 电极发射电子的类型有哪些 3 电离能 逸出功的概念 4 简述最小电压原理 5 简述阴极斑点和阳极斑点成因 8 2 2电弧焊热过程 所有的熔化焊都是经过热源 电弧 气体火焰 电子束 激光等 的加热 件局部母材及填充金属熔化 并形成熔池 随后又冷却结晶 形成焊缝的过程 是一个热的传递过程 称为焊接热过程 焊接热过程的内容很多 如焊接热源 焊接温度场 焊接传热的基本规律 材的加热及熔化 焊接热循环等 焊接热过程的局部集中性焊接使用的热源热量集中 功率密度大 相对加热面积小 焊接热过程的瞬时性在高度集中热源的作用下 加热速度快 焊接热源的运动型一般焊接过程中热源是移动的 焊件的受热区域不断变化 影响焊接过程因素 焊接时物理化学的反应 焊接接头的固态相变 焊接接头的应力应变 1 焊接热过程的特点 焊接热过程由于存在着上述三个特点 因此对焊接质量和焊接生产率有着重要的影响 1 焊件受焊接热过程的影响被局部加热熔化 焊接金属会与气体反应 改变金属的化学成分 在冷却凝固时 得到不同的组织 这使焊缝金属有可能产生缺陷或使焊缝金属的性能有很大改变 2 焊接热过程使焊接热影响区的组织和性能发生变化 在多数的情况下 焊接热影响区性能变坏 3 焊接热过程的不均匀加热 使焊件各区域的体积膨胀和收缩不一致 导致焊接结构中产生焊接变形与应力 4 熔化焊接的生产率 取决于焊接热过程中母材及填充金属的熔化效率 不同的加热方式对熔化焊的生产率影响很大 2 焊接热过程对焊接质量和生产率的影响 在焊接过程中 热的传递是以对流 传导和辐射三种传热形式进行 在电弧焊中热量由热源传给焊件主要是以对流和辐射两种传热形式为主 而当母材和焊条获得热能后的传播则是以热传导为主 焊接过程中的某一瞬间焊接接头上各点的温度分布状态 就叫做焊接温度场 焊接温度场通常用等温线或等温面来表示 3 焊接温度场 根据焊接温度场 可以判断焊件上哪些地方熔化 哪些地方可能产生相变 也可以判断焊件上产生内应力和变形的趋势和塑性变形区域的范围 热影响区的宽度 影响焊接温度场的因素 1 热源的性质及焊接工艺参数 由于热源的性质不同 如电弧焊 气焊 电渣焊 电子束焊 激光焊等 焊接时温度场的分布也不同 例如 电子束焊接时 热能高度集中 所以焊接温度场的范围很小 气焊时 热源的作用面积大 因此温度场的范围也较大 同样形状尺寸的焊件 在相同热源的作用下 由于母材的导热系数 比热等的不同 也会有不同的温度场 1 导热系数 导热系数是表示金属传导热量的能力 导热系数越大 就说明加热或冷却的速度越快 如铜和铝的导热系数比低碳钢大4 8倍 而低碳钢的导热系数又比铬 镍不锈钢大3倍 所以导热系数小的铬 镍不锈钢的焊接温度场的影响也最大 对性能变化及发生应力变形的影响最大 2 比热 c 比热大的物质温度就上升得较低 铜 铝 低碳钢和不锈钢 它们的比热依次递减 因此在相同热源的作用下 不锈钢的温升较高 所以它的温度场分布范围较大 2 母材的热物理性质 3 板厚 焊接热源的热量 在厚板中是沿着空间 沿着x y z三维轴向 的方向传播的 而薄板中热的传播 可以看作是在平面 沿着x y轴 方向上进行的 薄板的焊接温度场范围较大 3 电弧焊过程中的热循环 焊接温度场表明某一瞬间温度在空间分布的情况 但不能说明焊件上各点的温度随时间的变化情况 1 定义 反映在焊接热源作用下 焊件上某一点的温度随时间变化的情况 就叫做焊接热循环 焊接热循环一般用了T 温度 t 时间 曲线表示 2 焊接热循环的主要特征1 从热循环参数看 焊接热循环的加热峰值温度高低 加热与冷却速度大小 在相变温度以上要停留时间长短 这些特征对焊接化学冶金过程 结晶过程拥有强烈的影响 从而直接影响焊接质量 2 焊件上各点的热循环不同 主要取决于各点至焊缝中心的距离 离焊缝中心越近的点 其加热速度越大 峰值温度越高 冷却速度也越大 3 影响焊接热循环的因素 影响热循环的因素与影响温度场的因素基本相同 主要是热源的种类及功率 被焊金属的热物理性能 焊件的几何尺寸等 1 焊件尺寸的影响 焊接线能量相同 改变焊件宽度b和厚度 时 对t800 500的影响 当 小于30mm时 随着b和 的增加 t800 500明显缩短 但当 增加到150mm后 对t800 500的影响就不明显了 t800 500只随b发生变化 当b大于30mm时 t800 500随b的变化也趋于平缓 2 接头形式的影响 接头形式不同 导热情况存在一定差异 例如 同样板厚的V形坡口对接接头与L形接头相比较 后者的冷却速度约为前者的1 5倍 3 焊道长度的影响 在接头形式和焊接条件相同的条件下 焊道越短 其冷却速度越大 焊道短于40mm时 冷却速度急剧加大 而且弧坑的冷却速度最大 约为焊缝中部的两倍 比引弧端也要大20 左右 增大线能量可显著增大高温停留时间tH和降低冷却速度Wc 此外 焊接方法也有一定的影响 在线能量相同时 埋弧焊的冷却速度最低 手工电弧焊冷却速度最高 而氩弧焊与CO2 N2保护焊基本相同 均高于埋弧焊 原因在于 不同的焊接方法所选用的焊接电流与焊接速度的匹配情况不同 尽管焊接线能量相同 形成的焊缝形状及熔深将明显不同 必然对焊件上的热量传递产生影响 4 焊接热源线能量的影响 调整焊接热循环的目的 改善焊接接头的组织与性能 1 根据被焊金属的成分和性能选择适用的焊接方法 2 合理选用焊接工艺参数 3 采用预热或缓冷等措施降低冷却速度 对某些要求快冷的材料也可采用某些强制冷却的措施以提高冷却速度 调整焊接热循环的方法 4 调整多层焊的焊道数和层间温度 单道焊时 为了保证熔透及焊缝尺寸 焊接线能量只能在很窄的范围内调整 多道焊时通过调整焊道数即可在较大的范围内调整线能量 因此焊接热循环参数亦可随之有较大的变化 层间温度是指多层焊时 在施焊后 续焊道之前 其相邻焊道应保持的最低温度 实际上相当于预热温度 5 利用短道多层焊 多层焊时 如焊道较长 则在前一焊道冷却到室温后才能开始焊后一焊道 而失去了预热作用 有些淬硬倾向较大的金属还可能在后一焊道施焊前已出现开裂现象 理想的焊接热循环应该是在Ac3以上停留时间较短 避免奥氏体晶粒粗化 同时冷却速度又比较低 以防止产生硬脆的淬火组织 采用短段多层焊可以满足上述要求 思考题 1 焊接温度场 焊接热循环的定义 2 研究焊接温度场的意义 作用 3 概括焊接热循环的特征 4 影响焊接温度场的因素有什么 5 影响焊接热循环的因素有什么 8 2 3电弧焊的冶金过程 在焊接过程中 由于电弧和熔池的温度很高 促使熔池周围的气体 焊条药皮生成的熔渣和熔化金属间进行一系列的复杂的物理 化学反应即冶金反应 如气体的分解 溶解和析出 元素的氧化 还原以及有害杂质的去除等 反应结果决定着焊接金属的质量 因此 焊接冶金就是在焊接过程中通过冶金处理的方法来消除焊缝金属中的有害杂质 以及增加焊缝金属中某些有益的合金元素 从而保证焊接金属的各种性能 1 焊接冶金过程的特点 1 电弧区温度高 焊接电弧的温度很高 一般可达到6000 8000 使金属强热蒸发 电弧周围的气体CO2 N2 H2等大量分解 分解后的气体原子或离子很容易溶解在液态金属中 随着温度下降溶解度也降低 如果来不及析出 易造成气孔 熔池温差大 并被固态金属所包围 焊件会因此产生内应力并引起变形 严重时还会产生裂纹 2 熔池体积小 存在时间短 形成熔池到结晶完成的全部过程一般只有几秒钟的时间 而温度又在急剧变化 因此整个冶金反应常常达不到平衡 在很小的金属体积内化学成分就有较大的不均匀性 3 熔池金属不断更新 在焊接时 熔池中参加反应的物质经常改变 不断有新的合金及熔渣加入到熔池中参加反应 增加了焊接冶金的复杂性 4 反应接触面大 搅拌激烈 焊接时 熔化金属以滴状从焊条端部过渡到熔池 故熔滴与气体及熔渣的接触面就大大超过了一般金属冶炼的情况 接触面大 可以加速反应进行 但同时气体侵入液态金属中的机会也增多了 使焊缝金属易产生氧化 氮化及气孔 此外熔池搅拌激烈有助于加快反应速度 也有助于熔池中气体的逸出 5 反应时间短 熔摘在焊条末端停留的时间仅有0 01 0 1s 熔滴向熔他过渡的速度高达7 5 10m s 经过弧枝区的时间极短 只有0 0001 0 001s 2 气体对焊缝金属的影响 1 气体来源在焊接过程中 熔池周围充满各种气体 这些气体主要来自以下几个方面 焊条药皮或焊剂中造气剂产生的气体 周围的空气 焊芯 焊丝和母树在冶炼时残留的气体 焊条药皮或焊剂中残留的结晶水在高温下分解成的气体 母材表面未清除的铁锈 水分 油锈等 在电弧作用下分解出的气体 这些气体都不断地与熔池金属发生作用 有些还进入到焊续金属中去 其主要成分为一氧化碳 二氧化碳 氢气 水蒸气 氧气 氯气等 以及少量金属与溶渣的蒸气 这些气体中以氧 氮 氢对焊缝的质量影响最大 来源 焊接区的氧主要来自电弧中氧化性气体 CO2 O2 H2O等 药皮中的高价氧化物和焊件表面的铁锈 水分等分解产物 氧化反应 氧在电弧高温作用下分解成原子 原子状态的氧比分子状态的氧更活泼 能使铁和其它元素氧化 氧化产物 FeO 能溶于液体金属 还使其它元素进一步氧化 氧化的结果使焊缝中有益元素大量烧损 氧化的产物一般漂浮到溶渣中去 有时也会以夹渣形式存在于焊缝中 后果1 焊缝金属中的含氧量增加 就会使它的强度极限 屈服点 塑性和冲击韧性降低 尤以冲击韧性降低更为明显 此外 还会抗腐蚀性能降低 加热时有晶粒长大趋势 冷脆的倾向增加 后果2 氧与碳 氢反应 生成不溶于金属的气体CO和H20 若这种反应是在结晶温度时进行的 那么 由于熔池已开始凝固 CO和H2O不能顺利逸出 形成气孔 2 氧对焊缝金属的影响 来源 焊接区的氢主要来自受潮的药皮或焊剂中的水分以及焊条药皮中的有机物 工件表面的铁锈 油脂 油漆等 溶解 通常情况下 氢不和金属化合 但是它能够溶解于Fe Ni Cu Cr Mo等金属 氢在铁中的溶解 只能以原子状态或离子状态溶入金属 后果1 温度越高 氢溶解在金属中的数量也越多 而在相变时气体的溶解度发生突变 焊接时的冷却速度很快 容易造成过饱和的氢残留在焊缝金属中 当焊缝金属的结晶速度大于它的逸出速度时 就形成气孔 后果2 引起氢脆 白点 硬度升高 钢的塑性严重下降 严重时将引起裂纹 3 氢对焊缝金属的影响 4 氮对焊缝金属的影响 来源 焊接区中的氮主要来自空气 焊接时虽有造气剂和造渣剂的机械保护 但氮还会从空气中侵入 氮在焊接熔池中既可以溶解于Fe 又能形成稳定的化合物 还可以以气态存在 氮的危害1 氮是提高强度 降低塑性和韧性的元素 当发生相变时 其溶解度发生突变 熔池中大量的氮 由于冷却速度很大 一部分以过饱和的形式存在于固溶体中 还有一部分则以针状氮化物的形式折出 分布在晶界和固镕体内 因而使焊缝金属的强度 硬度升高 而塑性和韧性急剧下降 氮的危害2 氮是促使时效的元素 焊缝中过饱和的氮处于不稳定的状态 随着时间的延长 过饱和的氮逐渐析出 形成稳定的针状氮化物 这样就会使焊缝塑性和韧性大大下降 在碳钢焊缝中 氮与氢相似都是使焊缝产生气孔的原因之一 3 焊缝金属的脱氧 脱硫和脱磷 1 熔渣熔渣是在焊接过程中 焊条与药皮或熔剂熔化后经过一系列化学反应 而形成并覆盖于焊缝表面的非金属物质 焊缝金属的脱氧 脱硫 脱磷和掺合金等过程正是通过熔渣与熔滴 熔池间的冶金反应进行的 根据熔渣的成分 可以把熔渣分为三大类 第一类是盐型熔渣 它主要是由金属的氟酸盐 氯酸盐和含氟的化合物组成 盐型熔渣的氧化性很小 主要用于焊接铝 钛和其它活性金属及其合金 第二类是盐 氧化物型熔渣 这类熔渣主要由氮化物和强金属氧化物组成的 主要用来焊接高合金钢 第三类是氧化物型熔渣 它主要是由各种金属氧化物组成的 如应用很广的MnO SiO2 FeO MnO SiO2 CaO TiO2 SiO2等郁是这个类型的熔洛 它们主要用来焊接低碳钢和低合金钢 脱氧就是通过一定的冶金措施减少焊缝中的含氧量 在焊接低碳钢和低合金钢时 由于焊缝金属的氧通常以FeO形式溶解于其中 因此脱氧的任务主要是排除熔池金属中的FeO 2 焊缝金属的脱氧 a 先期脱氧 焊接时 在焊条药皮加热的过程中 药皮中的高价氧化物 Fe2O3 Fe3O4 MnO等 和碳酸盐 CaCO3 MgCO3等 受热分解 放出氧气 这时 药皮中的脱氧剂锰铁 硅铁 钛铁 铝铁等与氧反应 把氧夺走 成为氧化物 转入熔渣中固定下来 这种脱氧方式叫做先期脱氧 先期脱氧发生在药皮加热的过程中 脱氧过程及脱氧产物与熔滴金属不发生直接关系 主要是脱去药皮中放出的部分自由氧和CO2中的氧 酸性焊条主要用锰铁作脱氧剂 碱性焊条主要用硅铁 钛铁 铝铁作脱氧剂 定义 当温度下降时 原先溶解于熔池中的FeO会不断地向熔渣进行扩散 从而使焊缝中的含氧量下降 这种脱氧方式称为扩散脱氧 是酸性焊条主要的脱氧方式 如果熔渣中有强酸性氧化物SiO2 TiO2等 它们会与FeO生成复合物 b 扩散脱氧 反应的结果使熔渣中的自由FeO减少 这就促使熔池金属中的FeO不断向渣中扩散 酸性熔渣的主要脱氧方式是扩散脱氧 焊接条件下 由于冷却速度快 熔渣和液体金属相互作用的时间短 所以扩散脱氧进行得很不充分 残留氧含量高 故酸性焊条焊成的焊缝金属 其塑性和韧性较低 c 沉淀脱氧 定义 熔滴和熔池中 利用溶解在液态金属中的脱氧剂 直接与溶入液态金属中的FeO作用 把铁还原 脱氧产物从熔滴和熔池中转入熔渣中去 这种脱氧方式叫沉淀脱氧 沉淀脱氧是焊接过程中脱氧的主要方式 也是碱性焊条的主要脱氧方式 沉淀脱氧必须具备下列条件 a 作为脱氧剂的合金元素对氧的亲和力大于铁 b 脱氧产物不溶解于金属而容易被熔渣吸收除去 脱氧产物的密度比金属小 易从熔池中浮出 沉淀脱氧常用的脱氧剂有锰 硅 钛 铝 以上四种脱氧剂的脱氧能力都与温度有关 温度升高 脱氧能力降低 相反温度降低 脱氧能力提高 这是因为它们都是放热反应 3 焊缝金属的脱硫 硫是焊缝金属中有害的杂质之一 它通常以FeS的形式存在于钢中 硫促使焊缝金属形成热裂纹 降低冲击韧性和抗腐蚀性降低 焊接时硫的来源主要是母材 焊丝 药皮 为了获得优良的焊缝质量 首先必须限制原材料中含硫量 其次药皮和焊剂中的硫可用烘烧处理来减少 元素脱硫 就是在液体金属中加入一些对硫的亲和力比铁大的元素 把铁从FeS中还原出来 脱硫后生成的硫化物 应能溶解于熔渣 而在金属中的溶解则越少越好 最常用的脱硫元素是锰 焊接过程中脱硫的主要办法有元素脱硫和熔渣脱硫两种 熔渣脱硫主要是以MnO CaO和CaF2进行的 4 焊接金属的脱磷 磷在钢中也是有害的元素 它通常以Fe2P Fe3P的形式存在 会增加钢的冷脆性 大幅度降低焊缝金属的冲击韧性 在焊接奥氏体钢或焊接合高碳钢时 磷也促使形成热裂纹 脱磷反应分为两步 第一步是将磷氧化生成P2O5 第二步使之与渣中的碱性氧化物生成稳定的复化物 进人熔渣 5 焊缝金属掺合金 目的 补偿焊接过程中由于蒸发 氧化等原因造成的合金元素的损失 消除焊接工艺缺陷 改善焊经金属的组织和性能 例如 为了消除因硫而引起的热裂纹需要向焊缝中加入锰 在焊接某些结构钢时 常向焊经中加入Ti Al等 以细化品粒 提高焊缝的韧性 获得具有特殊性能的堆焊金属 如冷热加工用的工具或其它零件 如切削刀具 热锻模 轧辊 阀门等 常要求其表面具有较高的耐磨性 耐热性 红硬性和耐腐蚀性 可以用堆焊的方法加Cr Mo W和Mn等合金元素 在零件表面上得到具有上述特殊性能的堆焊层 通过焊芯掺合金时 焊芯中的合金元素含量应高于母材 但炼制和拉成这种成分的焊芯在生产中有时有些困难 采用合金钢焊芯 外面再涂以碱性熔渣的保护药皮 掺合金的效果与可靠性都好 通过药皮掺合金 就是在焊条药皮中加入各种铁合金粉末和合金元素 然后在焊接时 把这些元素过渡到焊接金属中去 这种方法在生产上应用得较广泛 通常采用在低碳钢焊条 焊08 焊08高 药皮中加入合金剂 从而达到掺合金的目的 通过药皮掺合金 一般均采用氧化性极低的碱性熔渣 以减少合金元素的烧损 有时也采用氧化性不大的酸性氧化钛钙型熔渣 掺合金的方式 手工电弧焊时 向焊缝中掺合金的方式有两种 一种是通过焊芯 即利用合金钢焊芯 过渡 一种是通过焊条药皮 即合金成分加在药皮里 过渡 也有的是这两种方式同时兼有 思考题 1 焊接冶金过程的特点有哪些 2 焊接时气体的来源 氧 氢 氮对焊接质量的危害有什么 焊接如何脱氧 3 焊接时熔渣有什么作用 熔渣的类型有哪些 4 简述焊接掺合金的目的和方式 8 2 4焊缝金属的结晶 当热源离开以后 熔池金属便开始结晶 焊缝结晶过程对焊经金属的组织 性能具有重大的影响 焊接过程的许多缺陷加气孔 裂纹 夹杂 偏析等大多是在熔池结晶过程中产生的 一次结晶 液体金属 固态金属二次结晶 固态金属温降 相变 1 焊接熔池的一次结晶 焊接熔池的金属由液态转变为固态的结晶过程 称为焊接熔池的一次结晶 一次结晶中会出现联生结晶和偏析现象 焊接熔池的一次结晶和普通铸锭结晶一样 包括形成晶核和晶核长大两个过程 熔池开始结晶时所需的晶核有两种 一种是合金元素或杂质的悬浮质点 这种晶核在一般情况下所起作用不大 另一种是主要的 就是熔合区附近加热到熔化温度而没有熔化的基体金属的晶粒表面 结晶就从这里开始 形成焊缝金属同母材金属长合在一起的 联生结晶 1 焊接熔池一次结晶的过程 2 焊缝中的偏析现象 熔池一次结晶的过程中 由于冷却速度快 己凝固的焊缝金属中的化学成分来不及扩散 因此 合金元素的分布是不均匀的 这种现象称为偏析 熔池结晶时 最先结晶的结晶中心金属最纯 而后结晶部分合合金元素和杂质略高 最后结晶的部分 即结晶的外端和前缘含合金元素和杂质最高 因此 在一个晶粒内部和晶粒之间的化学成分是不均匀的 这种现象称为显微偏析 影响显微偏析的主要因素是金属的化学成分 a 显微偏析 熔池结晶时 由于枝状晶体的不断长大和推移 会把杂质 赶 向熔池中心 使熔池中心的杂质比其它部位多 这种现象称为区域偏析 b 区域偏析 焊缝的断面形状对区域偏析的分布有很大的影响 对窄而深的焊缝 各柱状晶的交界在其焊缝的中心 因此有较多的杂质聚集在焊缝中心 这时在中心极易形成热裂纹 对宽而浅的焊缝 杂质使聚集在焊缝的上部 这种焊缝便具有较高的抗热裂能力 c 层状偏析 晶体的成长速度出现周期性的增加和减少 焊接熔池始终是处于气流和熔滴金属的脉动作用下 所以无论是金属的流动或是热量的供应和传递 都具有脉动的性质 结晶潜热释放的周期性 熔池在结晶过程中放出结晶潜热 当结晶潜热达到一定数值时 熔池的结晶出现暂时的停顿 以后随着熔池的散热结晶又重新开始 定义 这种晶体长大速度的变动 伴随着出现结晶前沿液体金属中杂质浓度的变动 就形成了周期性的偏析 称为层状偏析 层状偏析常集中了一些有害元素 因而缺陷也住校出现在偏析层中 3 改善一次结晶组织 途径 细化晶粒 减少化学成分的不均匀性 1 变质处理 通过焊接材料 焊条 焊剂 向熔池中加入某些合金元素如V Mo Ti Nb Al B等 2 振荡结晶 低频振荡法 超声振荡法和电磁振荡法使熔池产生一定频率的振动 打乱树状晶的方向性产生强烈的搅拌作用 细化晶粒使杂质上浮 3 调整焊接工艺 增大焊接速度V以减小线能量E 可使晶粒明显细化 具体方法 2 焊缝金属的二次结晶 焊缝金属 一次结晶结束 熔池就转变为固体的焊缝 高温的焊缝金属冷却到室温时 要经过一系列的相变过程 这种相变过程就称为焊缝金属的二次结晶 以低碳钢为例 一次结晶结束时即形成含碳量小于0 07 的 Fe组织 到温度低于1486 时 开始发生 Fe Fe的转变 即形成奥氏体组织 当温度达到Ac3时发生 Fe Fe的转变 温度再降低至723时 余下的奥氏体转变分解为珠光体 此时钢的组织为铁索体和珠光体 改善焊缝二次结晶组织 1 焊后热处理 低碳钢焊件焊后一般不经热处理 合金钢焊件焊后 可以通过热处理 回火 正火和调质等 来提高焊缝金属的性能 2 多层焊接 后层焊缝对前层焊经具有热处理的作 相当于对前层焊缝进行了一次正火处理 因而改善了二次组织 3 锤击焊道表面 破碎晶粒 降低残余应力 提高冲击韧性 4 跟踪回火 每焊完一层焊道 立即用气体火焰加热焊道表面 温度控制在900 1000 之间 可在焊道表层下3 10mm的范围内起到回火作用 思考题 1 什么是焊接中的一次结晶和二次结晶 2 焊缝金属凝固会发生什么类型的偏析 简要分析成因 3 改善一次结晶和二次结晶组织的方法有哪些 在熔化焊的条件下 焊接接头是由焊缝区和热影响区两部分组成 在焊接热源作用下 焊缝两侧发生组织性能变化的区域叫做热影响区 8 2 5热影响区的组织和性能 1 焊接加热时的组织转变特点 钢在加热时超过A1时将发生奥氏体转变 转变不完全 A转变要在一定的温度范围内才能完成 而在焊接的加热条件下 来不及完成A孕育过程 含有碳化物合金元素 V Ti Nb W Mo Cr等 时 它们还阻碍碳的扩散 因而大大减慢了奥氏体的转变过程 2 焊接条件下热影响区的晶粒长大 晶粒长大的程度不仅决定了冷却后的实际晶粒度 同时还影响过冷奥氏体的稳定性 进而影响冷却转变产物的类型 因此 对热影响区的组织和性能有明显的影响 影响实际A晶粒长大的因素 起始晶粒度 起始晶粒度小 A形成晶粒小 温度 时间 相变以上温度低 时间短 晶粒小 化学成分 碳化物 氮化物形成元素 V Ti Nb W Mo Cr等 降低长大趋势 3 热影响区的组织 2 过热区 高温影响 晶粒粗大 塑性和韧性下降 如果焊件的刚性很大 则常在此区产生裂纹 3 正火区 温度在900 1100 晶粒重结晶细化 获得正火组织 机械性能改善 4 部分相变区 温度在700 900 珠光体和部分铁素体重结晶 晶粒大小不均 机械性能稍差 1 熔合区 未熔化的过热组织和部分熔化的结晶铸态组织 很大程度上决定焊件接头的性能 4 焊接接头熔合区的特征和性能 半熔合区系指焊缝边界固液两相交错共存 而又凝固的部位 是由于母材板口表面复杂的熔化情况而形成的 1电弧吹力和金属熔滴过渡特性使熔化不均匀 2母材半熔化晶粒由于取向不同而熔化程度不一 熔合区由半熔化区与未混合区两部分组成 未混合区指的是焊缝中紧邻焊缝边界的部位 是由焊接时熔化 冷却时凝固的母材组成 而并未与填充金属相混合的区域 这个区域的位置是在焊缝中 但化学成分却与母材相同 未混合区的形成 填充金属与母材混合时 熔池边缘的金属温度较低 对流与扩散难以进行 因而未能达到与填充金属混合的结果 化学不均 成分 物理性能 空位 晶格畸变 不均 5 影响焊接接头组织与性能的因素 为了获得优质的焊接接头 必须对影响焊接接头组织和性能的因素有所了解 以便根据具体情况 从各个环节加以控制 改善性能 一 材料的匹配 材料的匹配主要是指焊接材料的选用 焊接材料特直接影响接头的组织和性能 通常情况下 焊缝金属的化学成分及力学性能与母材相近 焊缝的晶粒比较粗大及存在着偏析 并有产生裂纹 气孔和夹渣等焊接缺陷的可能性 因此常通过添加合金元素以改善焊接接头的性能 焊接线能量的大小 不仅影响过热区晶粒粗大的程度 而且直接影响到焊接热影响区的宽度 焊接线能量越大 则焊接接头高温停留时间越长 过热区越宽 过热现象也越严重 晶粒也越粗大 因而塑性和韧性下降也越严重 甚至会造成冷脆 应尽量采用较小的线能量 以减小过热区的宽度 降低晶粒长大的程度 在低温钢焊接时尤为重要 应严格控制线能量 防止晶粒粗化而降低低温冲击韧性 二 线能量 三 熔合比 熔合比对焊缝性能的影响与焊接材料和母材的化学成分有关 化学成分相差越大 熔合比越大 则变化幅度也越大 不均匀程度及其范围也增加 从而使该区组织变得较为复杂 容易出现影响性能的组织区域 导致性能大大下降 实践中 调节熔合比的大小 可以调节焊接线能量及其它工艺参数 如焊件预热温度 焊条直径等 及调节焊接坡口的大小 不开坡口 熔合比最大 坡口越大 熔合比就越小 四 焊接工艺方法 从合金元素烧损和减少焊缝中的杂质元素及气体含量来看 气焊时熔池的保护效果差 合金元素烧损大 焊缝中气体及杂质元素的含量较高 手工电弧焊和埋弧自动焊 由于分别采用了气 渣联合保护和渣保护 合金元素烧损较少 钨极氩弧焊 由于采用了氩气保护 合金元素基本不会烧损 从焊缝的组织特点来看 气焊时由于加热速度较慢 易产生过热和过烧组织 致使焊缝的性能恶化 而钨极氩弧焊 热量集中 焊接时冷却速度快 故焊缝性能好 从焊接热影响区宽度来看 气焊较宽 手工电弧焊次之 钨极氩弧焊最窄 五 焊后热处理 焊后 为改善焊接接头的组织和性能或消除残余应力而进行的热处理 1 消氢处理消氢处理主要是为了加速氢的扩散逸出使焊接接头的组织和性能发生变化 2 消除应力热处理消除应力热处理的主要目的是消除焊接拉伸残余应力 以保证结构使用时安全可靠 3 改善性能热处理 1 对于低碳钢 不易淬火的低合金高强度钢 低温钢以及铁索体不锈钢 一般不需要进行焊后改善性能的热处理 2 对于易淬火的低合金高强度钢和耐热钢 焊后必须进行高温回火热处理 3 对于奥氏体不锈钢 焊后进行稳定化热处理 加热温度为850 保温2h后空冷 保证Cr元素充分扩散 改善晶间腐蚀性能 思考题 1 热影响区分几个区域 各区域有何特征 2 影响焊接接头性能和组织的因素有哪些 3 焊后热处理包括哪些内容 8 2 6焊接热影响区中的裂纹 裂纹是焊接生产中常见的 也是最严重的缺陷 对产品的制造质量与使用性能有很大的影响 也是酿成严重的事故的根源之一 裂纹的种类很多 不同的裂纹不仅外形分布和产生条件不同 而且形成的机理和影响因素亦有区别 考虑到温度及其它因素对形成焊接裂纹的作用 按照裂纹产生的条件通常分为热裂纹 再热裂纹 层状撕裂和冷裂纹四大类 一 热裂纹 描述 焊接过程中 焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区间产生的焊接裂纹叫热裂纹 具有沿晶界开裂的性质 1 热裂纹的特征产生的时间 它的发生和发展都处在高温下 从时间上说 它产生在焊接过程中 产生的部位 绝大多数产生在焊缝 弧坑中的热裂纹往往是星状 偶尔热裂纹也会发展到母材中 外观特征 处在焊缝中心 或者处在焊缝两侧 其方向与焊缝的波纹线相垂直 露在焊缝表面的热裂纹有明显的氧化色彩 金相结构特征 热裂纹都发生在晶界上 呈锯齿形 2 热裂纹的成因 焊缝金属从液体凝固成固体时体积要收缩 而焊缝周围金属要阻碍上述焊缝金属的收缩 这样焊缝就受到拉应力作用 焊缝刚开始凝固和结晶时 这种拉应力就产生了 但由于此时液态金属多 流动性比较好 此时不会产生裂纹 温度继续下降时 柱状晶体继续生长 拉应力也逐渐增大 如果此时焊缝中有低镕点共晶体存在 由于其凝固较晚 被柱状晶体推向晶界 在晶界形成所谓 液态夹层 拉应力的作用下 液态夹层 空隙拉大 低熔点共晶体不足以填补空隙 最终形成裂纹 拉应力是产生裂纹的外因 晶界上低熔共晶体是产生裂纹的内因 拉应力通过晶界上的低熔共晶体而产生裂纹 3 影响热裂纹形成的因素 1 化学元素对热裂纹倾向的影响 硫和磷 硫和磷都是钢中很有害的杂质元素 在钢中能形成多种低熔点共晶体 要求硫的含量控制在0 03 以下 磷的含量控制在0 04 以下 碳 当破钢和低合金钢的含碳量增加时 焊缝产生裂纹的倾向增大 锰 提高焊缝中的含锰量有助于消除硫的有害作用 一般在含锰量低不超过2 5 硅 在碳钢中硅对焊缝金属热裂纹的影响和碳相似 但对焊缝金属产生热裂纹的影响比碳要弱得多 2 一次结晶组织对热裂纹倾向的影响 熔池金属在一次结晶的过程中 晶粒的大小 形态和方向对焊缝金属的抗裂性有很大的影响 一次结晶的晶粒越粗大 柱状晶的方向越明显 则产生热裂纹的倾向就越大 3 力学因素对产生热裂纹的影响 熔池结晶时所受到的拉应力是生产裂纹的必要条件 拉应力的大小和焊接工艺 结构形式 接头刚性 熔池冷却速度和焊接顺序等有关 4 防止热裂纹的措施 1 冶金方面控制焊缝化学成分 限制母材硫 磷的含量 降低焊缝的含碳量 焊接低碳钢和低合金钢的焊丝 含碳量都不超过0 12 提高焊丝的含锰量 改变焊缝组织状态 采用向焊缝金属加变质剂 调整焊缝金属化学成分 形成双相组织 使低熔点共晶体不能集中分布 2 工艺方面 控制焊缝的形状 焊缝的形状通过焊缝成形系数 表示 一般来说 提高成形系数可以提高焊缝的抗裂能力 树枝晶呈人字形向上方生长 避免因晶粒相对生长而在焊缝中心形成杂质聚集的脆弱而 避免 7后 焊缝变薄 抗裂性更低 一般情况下 成形系数随电弧电压的增加而增加 随焊接电流的增加而减小 择合理的焊接顺序和焊接方向 焊接顺序应是使焊件的刚度逐步增大 使焊缝有收缩的可能 对热裂倾向大的材料焊接 采用碱性焊条和焊剂 因为碱性焊条和焊剂的熔渣具有较强的脱硫能力 二 再热裂纹 焊后焊件在一定温度范围内再次加热而产生的裂纹叫再热裂纹 这种裂纹常常发生在焊后消除应力热处理的过程中 成因 晶内二次硬化的作用 加热时碳化物形成元素Cr Mo V等溶于奥氏体中 快冷时来不及析出 焊后再次加热时 碳化物从固溶体中析出 弥散分布于晶粒内部 使晶粒强度增加塑性降低 热处理产生的应力松弛引发晶界开裂 晶界脆化 在焊后热处理时钢中的杂质向晶界偏聚 减弱了晶界结合力而使晶界跪化所造成的 再热裂纹的预防措施 再热裂纹产生的条件决定了它多产生于焊后热处理中 往往在成品耐压试验时或使用过程中才被发现 因此预防再热裂纹很重要 选用对再热裂纹敏感性低的母材 进行再热裂纹敏感性试验 强度级别较低 塑性较高的焊接材料 降低结构刚性 提高焊接残余应力的控制 预热是防止再热裂纹的有效措施之一 在200 450 范围内预热可取得较好效果 三 层状撕裂 层状撕裂是指在轧制的厚钢板角接接头 丁形接头或十字接头中 由于多层焊角焊缝产生的过大的沿板厚方向应力 在焊接热影响区及其附近的母材内引起的沿轧制方向具有阶梯状的裂纹 一般薄板焊接或对接接头中很少产生这种层状撕裂 成因 层状撕裂产生的根本原因是钢中存在了硫化物 氧化物或硅酸盐等非金属夹杂物 这些夹杂在轧制中被压成片状 平行于钢板表面 沿轧制方向分布导致厚度方向的塑性强烈下降 而焊接结构的使用应力又存在于该方向 导致裂纹 防止层状撕裂的措施 防止母材脆化 在选材时应尽量避免选用对淬火敏感的材料 并在焊接时采取控制冷却速度的措施 如预热 保温缓冷 控制层间温度等 改进接头形式 在强度条件许可时可用低强度隔离焊缝 由焊缝承受接头的变形 减少母材的变形 控制夹杂物 特别是硫化物夹杂 薄片状夹杂相当于金属内部尖锐的缺口 使板厚方向力学性能大大降低 为防止层状撕裂 要求夹杂物数量少 形状圆钝 分散而不集中 四 冷裂纹 焊接接头冷却到较低温度时 对钢来说在Ms温度以下 产生的焊接裂纹 叫冷裂纹 冷裂纹主要发生在低合金钢 中合金钢和高碳钢的热影响区 有时见于焊缝 焊接热裂纹造成的事故只占10 而冷裂纹则占了90 左右 一 冷裂纹的分类 1 氢致裂纹 由于氢的脆化作用导致接头中生成的焊接裂纹叫氢致裂纹 氢致裂纹具有延迟断裂的特征 延迟现象的出现与氢的活动有密切关系 冷裂纹常出现在较低温度下或焊后几小时 几天 甚至几十天 2 热应力裂纹 又叫做低塑性脆化裂纹 焊接冷却时收缩应变超过材料塑性所致 3 淬硬脆化裂纹 淬火裂纹 完全是由于冷却过程中马氏体相变所致 二 冷裂纹产生的原因 大量的生产实践与试验研究业已证实 冷裂纹的产生是氢 敏感的显微组织及应力三者共同作用的结果 通常称为生成冷裂纹的三要素 氢 氢在钢中以扩散氢和残余氢两种形式存在 实验证明 只有扩散氢才会导致焊接冷裂纹 随着焊缝金属中扩散氢含量的增加 冷裂纹率提高 另外 扩