焊接冶金缺陷

1、裂纹按产生条件分裂纹按产生条件分再热裂纹再热裂纹层状撕裂层状撕裂应力腐蚀裂纹应力腐蚀裂纹材料种类材料种类： 杂质较多的碳钢、低合金钢焊缝中；杂质较多的碳钢、低合金钢焊缝中； 单相单相A A钢、镍基合金和某些铝合金焊缝中。钢、镍基合金和某些铝合金焊缝中。热影响区或多层焊层间热影响区或多层焊层间金属受热循环作用金属受热循环作用晶界低熔点共晶重熔晶界低熔点共晶重熔塑性和强度塑性和强度拉应力作用，沿奥氏体晶界开裂拉应力作用，沿奥氏体晶界开裂.材料种类：材料种类：焊焊CrCr、NiNi的高强的高强钢，钢，A A钢、镍基合钢、镍基合金等金等多边化裂纹多边化裂纹在固相线以下在固相线以下的高温阶段的高温阶段缺

2、陷聚集形成多边化边界缺陷聚集形成多边化边界高温下强度、塑性差，拉力作用，沿高温下强度、塑性差，拉力作用，沿多边化边界开裂多边化边界开裂材料种类：材料种类：纯金属或单相奥氏体合金纯金属或单相奥氏体合金焊缝或熔合区存在晶格焊缝或熔合区存在晶格缺陷（位错和空位）缺陷（位错和空位）+温度和应力温度和应力形成机理形成机理影响因素影响因素防止措施防止措施热处理强化铝合金焊缝中的结热处理强化铝合金焊缝中的结晶裂纹晶裂纹经历经历液态液态 液固状态液固状态固液状态固液状态 固态固态低熔点低熔点共晶液共晶液态薄膜态薄膜脆性温脆性温度区间度区间收收 缩缩应应 力力拘束拘束结晶裂纹结晶裂纹金属凝固过程中的脆性温度区金

3、属凝固过程中的脆性温度区TL液相线液相线 TS固相线固相线 TB脆性温度区脆性温度区塑塑性性TBTS TLTHTSab温度温度T固相固相固液固液液固液固液相液相13图图11-48 产生结晶裂纹的条件产生结晶裂纹的条件e应变应变 p塑性塑性 TL液相线液相线 TS固相线固相线TB脆性温度区脆性温度区 THTB上限上限 TSTB下限下限TB应变应变e , 塑性塑性pT/TLTHTSTSpmin123e f(T)p(T) 脆性温度区脆性温度区 TB 越大越大，收缩应力的作用时间就越长，收缩应力的作用时间就越长，产生的应变量越大，产生的应变量越大，形成热裂纹的倾向越大形成热裂纹的倾向越大。TB内金属的

4、塑内金属的塑性性pmin越低，产越低，产生热裂纹的倾生热裂纹的倾向越大。向越大。 TB 内的内的应变增长率应变增长率 e e/T 越大，越容易产生裂纹越大，越容易产生裂纹。线线2 所对应的所对应的 e/T 为临界应变增长率，用为临界应变增长率，用“CST”表示。表示。CST 越大，材料对热裂纹敏感性越小。越大，材料对热裂纹敏感性越小。 下一页 S点合金成分点合金成分晶粒的大小晶粒的大小形态和取向都会影响结晶裂纹。形态和取向都会影响结晶裂纹。相在奥氏体基底上的分布相在奥氏体基底上的分布a）单相奥氏体）单相奥氏体 b）奥氏体奥氏体奥氏体奥氏体铁素体铁素体液态薄膜液态薄膜a)b)促进结晶裂纹形成促进

5、结晶裂纹形成S，P，C，Ni抑制结晶裂纹形成抑制结晶裂纹形成Mn，Si，Ti，稀土元素，稀土元素.热裂纹倾向热裂纹倾向 脱硫作用脱硫作用+改善硫化物的形态改善硫化物的形态薄膜状改变薄膜状改变为球状为球状提高金属的抗裂性提高金属的抗裂性。碳碳锰锰金属的强度金属的强度 金属所承受的拉伸应力。金属所承受的拉伸应力。焊接脆性温度区内焊接脆性温度区内:或：或：热应力产生的应变量热应力产生的应变量 焊缝的塑性储备量焊缝的塑性储备量冶金措施冶金措施应力控制应力控制1）冶金措施）冶金措施控制焊缝中有害杂质的含量控制焊缝中有害杂质的含量S、P0.03-0.04；焊丝；焊丝C临界拘束度，产生冷裂纹。临界拘束度，产

6、生冷裂纹。冶金措施冶金措施工艺措施工艺措施a) 改进母材的化学成分b) 严格控制氢的含量c) 适当提高焊缝韧性1）冶金措施）冶金措施2）工艺措施）工艺措施适当预热严格控制焊接热输入焊后低温热处理采用多层焊合理安排焊缝及焊接次序a) 适当预热b) 严格控制焊接热输入热输入过大导致晶粒粗大产生粗大的热输入过大导致晶粒粗大产生粗大的M；c) 焊后低温热处理d) 多层焊e) 合理安排焊缝和焊接次序三、其他裂纹三、其他裂纹1、再热裂纹、再热裂纹 焊后焊后在一定温度范围内在一定温度范围内重新加热重新加热（热处理热处理）裂纹。裂纹。包括：包括：消除应力处理裂纹：消除应力处理裂纹：某些合金钢某些合金钢焊后消除

7、应力焊后消除应力 处理处理过程中产生的裂纹。过程中产生的裂纹。应变时效裂纹：应变时效裂纹：高温合金在焊后高温合金在焊后时效处理时效处理或高温或高温 使用过程中伴随时效使用过程中伴随时效沉淀硬化沉淀硬化而而 出现的裂纹出现的裂纹指在过饱和固溶体中溶质原子指在过饱和固溶体中溶质原子偏聚区和由之脱溶出微粒弥散偏聚区和由之脱溶出微粒弥散分布于基体中而导致硬化。分布于基体中而导致硬化。 1）特点：）特点：2）材质：）材质：低合金高强钢、珠光体耐热钢、不锈钢等。低合金高强钢、珠光体耐热钢、不锈钢等。含有沉淀强化元素（含有沉淀强化元素（CrCr、TiTi、V V、NbNb等）；等）；在热影响区的粗晶区域、沿

8、晶断裂；在热影响区的粗晶区域、沿晶断裂；在大拘束度的厚件和应力集中部位最易产生；在大拘束度的厚件和应力集中部位最易产生；存在敏感温度范围：存在敏感温度范围： 低合金高强度钢和耐热钢低合金高强度钢和耐热钢500500700700； 高温合金高温合金 700900；选用含沉淀强化元素少的母材，并限制杂质含量；选用含沉淀强化元素少的母材，并限制杂质含量；限制热输入，避免晶粒粗化；限制热输入，避免晶粒粗化；预热和后热；预热和后热；焊材低匹配原则；焊材低匹配原则；降低残余应力，避免应力集中。降低残余应力，避免应力集中。轧制母材轧制母材的的分层的夹杂物分层的夹杂物( (特别是硫化物夹杂物）特别是硫化物夹杂

9、物）焊接时产生的焊接时产生的垂直轧制方向的应力垂直轧制方向的应力+1 1）材质：在大厚度低合金高强钢。）材质：在大厚度低合金高强钢。典型的层状撕裂典型的层状撕裂选材：用具有抗层状撕裂的钢材选材：用具有抗层状撕裂的钢材 。设计和工艺上设计和工艺上： 避免单侧焊缝；避免单侧焊缝； 焊接量少的对称角焊缝取代焊接量大的全焊透焊缝；焊接量少的对称角焊缝取代焊接量大的全焊透焊缝； 在承受在承受Z Z向应力的一侧开坡口；向应力的一侧开坡口； T T形接头的横板上预先堆焊一层低强的熔敷金属；形接头的横板上预先堆焊一层低强的熔敷金属； + 拉应力拉应力裂纹裂纹。特定腐蚀特定腐蚀介质介质无明显的均匀腐蚀痕迹，无明显的均匀腐蚀痕迹，呈龟裂状呈龟裂状 ；断口有金属光泽，脆断特征；断口有金属光泽，脆断特征；焊缝或热影响区，沿晶或穿晶焊缝或热影响区，沿晶或穿晶开裂；开裂；2）材质：）材质： 低碳钢、低合金钢、铝合金、黄铜、低碳钢、低合金钢、铝合金、黄铜、 奥氏体不锈钢以及镍基合金等奥氏体不锈钢以及镍基合金等 1