焊接裂纹ppt课件

1、第四节焊接冶金缺陷焊接裂纹、概述、二焊接热裂纹、三焊接冷裂纹、四再热裂纹、六应力腐蚀裂纹裂纹、三焊接热裂纹、四再热裂纹七焊接裂纹的综合分析和判断、焊接裂纹、重点内容、一、裂纹的分类及一般特征二、结晶裂纹的形成反应历程三、焊接冷裂纹的形成反应历程、特征、影响因素及其预防措施四更严重的人造成了事故、人身事故。 例如，1969年5万吨矿石运输船在太平洋航行时，分成两半沉没，在USA第二次世界大战制造了4694艘舰船，970艘出现了1442处裂缝，8艘腰斩。 59年我国万吨级巨龙号中途断裂，据统订，40%多的船舶断裂事故是由焊接裂纹引起的。 比利时在1938-1940年焊接了50座桥，破坏了10座，但

2、是压力容器破坏事故也多是焊接裂纹引起的。 上海宝山铁元素钢股份制公司能源部设置了650m3氮球罐(07MnCrMoVR )，在原来的施工单位安装过程中焊接和热影响区出现裂缝，已经扩展，上海市锅炉压力容器检验判定为废弃球罐。 因此，研究焊接裂纹的解决成为当前焊接技术者的主要课题。 二.分类： 1、1、裂纹分布的运行部分、纵裂纹、2、裂纹发生部位部分、横裂纹纵裂纹星形(弧裂纹)、焊接金属中裂纹热影响区中裂纹焊接热影响区贯通裂纹、3、发生本质不同、1 )、热裂纹时还存在于热影响区，特征：宏观上看，在焊接的轴向上沿纵向分布(连续或持续) 由于在高温下形成，裂纹都有明显的氧化色，表面没有光泽，通过微观察

3、，分布在晶界偏聚(包括亚晶界)，因此也称为晶间裂纹的结晶裂纹：在凝固过程即结晶过程中发生高温液化裂纹：在高温下发生，钢材或多层焊的层间金属含有低熔点化合物再溶解， 收缩应力沿奥氏体晶粒间产生裂纹多角度裂纹：产生温度低于固相线温度，在晶格缺陷(位错和空位)、物理化学不均匀性、应力、HAZ液化裂纹、晶粒间裂纹、多角度裂纹、2 )、再热裂纹(消除应力处理裂纹)、再加热(热处理)过程中称为再热裂纹3 )、冷裂纹、发生温度：温度区间存在于100-75之间的部位：多为热影响区，但也发生于焊接部。 特征(断口):宏命令断口具有发光的金属光泽的脆性断裂特征。 微观：晶间断裂可以是晶体(晶内)断裂，也可以是晶间

4、和晶间的混合断裂。 (a )结晶裂纹(b )结晶裂纹高铬合金铸铁堆焊层中的冷裂纹(2000年5月)、冷裂纹分类：延迟裂纹：特征在焊接后不立即出现，在某培育期产生延迟的现象称为延迟裂纹。 淬火脆化裂纹(淬火裂纹):淬火倾向大的组织容易发生该裂纹(与氢含量没有太大关系)。 低塑性脆化裂纹：在较低的温度下，收缩应变超过材料自身的塑性储备而产生的裂纹称为低塑性脆化裂纹。 延迟裂纹、4 )、层状断裂：轧制母材内部存在与分层夹杂物(特别是硫化物夹杂物)焊接时产生的垂直轧制方向的应力，因此在热影响区附近发生台阶状的层状断裂，有贯通结晶的进展。(5)、应力腐蚀裂纹：金属材料在特定介质和抗拉应力的共同作用下发生

5、的延迟裂纹现象称为应力腐蚀裂纹。 裂纹分类、特征归纳表、三、热裂纹和冷裂纹的基本特征、4-2焊接热裂纹、一、结晶裂纹1、发生反应历程1 )发生部位：结晶裂纹的大部分沿焊接树枝状结晶的边界发生和发展，沿焊接中心的长度方向裂纹的纵裂纹常见，有时焊接内部的两个树枝状结晶低奥氏体不锈钢、铝合金、结晶裂纹主要发生在焊接中的一部分高强度钢，含有大量杂质的钢种，除焊接外，在近缝区也出现。 在、结晶裂纹、2 )、熔池的各阶段有发生结晶裂纹的倾向，在焊接金属凝固结晶的后期，低熔点共晶物被挤出到晶界，形成所谓的“液状薄膜”，由于焊接抗拉应力在该脆弱地带发生裂纹，有发生结晶裂纹的可能性。 结晶裂纹的原因：液状薄膜的

6、抗拉应力液状薄膜的根本原因抗拉应力的必要条件、固液阶段：该区也称为“脆性温度区”即图上的a、b间的温度范围，固相阶段：也称为完全凝固阶段，以低碳钢焊接为例，将熔池的结晶分为以下三个阶段， 可以分为液固阶段的TB小，产生裂纹的可能性也小，杂质多，金属TB大，产生裂纹的倾向也大，1区，3 )结晶裂纹产生的条件是，图的纵坐标为温度，横轴为因抗拉应力引起的变形(e )和金属的塑性(p )， 在脆性温度区范围内TB、上限为固液温度开始下限的脆性温度区中的焊接的塑性用p表示，作为温度的函数，在某个瞬时温度下最小的塑性值(Pmin ) (出现液状膜时)因抗拉应力而产生的变形用e表示，作为温度的函数的e变形量

7、，Pmin- e=es 焊接中还有作为es的塑性储量的es0，不发生热裂纹，在曲线2上变化时，此时的抗拉应力引起的应变处于焊接的最低塑性值即临界状态，塑性储量es=0，在脆性温度区域发生结晶裂纹的条件，脆性温度区域(TB )内的金属的塑性，TB内的金属的塑性小结论脆性温度区间大小、TB大、抗拉应力作用时间长、裂纹发生可能性大，取决于焊接化学成分、杂质性质和分布、晶粒大小。 TB内随温度降低而变形的增加率(抗拉应力的增加率)。 在TB内，变形的增加率随着温度的下降而增大，容易发生结晶裂纹。 变形的增长率主要取决于金属的热胀冷缩系数、熔接接头的刚性、焊接位置、焊接规范的大小、温度场分布等因素。 二

8、、影响焊接结晶裂纹的因素1 )、冶金要素结晶温度区间：合金状态图脆性温度区域的大小随该合金结晶温度区间整体的增加而增加，图s点、结晶区间最大、裂纹倾向最大、共晶点、裂纹倾向最小。 实线表示平衡条件结晶、折断线不平衡结晶、合金元素体a )、s、p使结晶裂纹增加的倾向，i)S、p使结晶温度区间增加，脆性温度区间TB裂纹，ii)S、p产生低温共晶，在结晶过程中容易形成液状薄膜，因此裂纹倾向显着增大。在b )、C i )、C0.16%、c结晶温度区间、裂纹、p损害作用的进行、裂纹I )、C0.51%中，初生相在s、p的相中的溶解度低，析出的s、p富于晶界，在c为0.11%-0.125的情况下，为Mn/

9、S 30； 在c为0.126-0.155的情况下为Mn/S 59； 碳含量C0.16% P形成结晶裂纹的作用超过s，Mn没有意义，c )、Mn、注意：d )、Si硅为相形成元素体，有利于消除结晶裂纹，由于相中的s、p溶解度大，因此Si0.4%容易成为低熔点，存在与氧的亲和力更大的问题e )、钛(Ti )锆(Zr )和稀土类元素体、f )、o、o降低了s的有害作用，氧、硫、铁元素形成Fe-FeS-FeO三元共晶，使FeS由薄膜变成球状，裂纹CST=(-19.2 c-97.2 s-0.8 Cu-1.0 ni3. 0 可以防止裂纹、热裂纹易感性系数HCS的公式，在HCS4的情况下，如果将晶界的液状薄

10、膜变为球状的形态，则可以得到耐裂纹性、一次结晶组织形态及组织对结晶裂纹的影响、结晶粒径：粒粗大裂纹的倾向初生相：相、裂纹、相、裂纹线膨胀系数小、裂纹相变应力裂纹，2 ) 焊接时在脆性温度区域产生金属强度小的结晶裂纹的一盏茶条件：脆性温度区域的金属强度、脆性温度区域的金属受到的抗拉应力、金属强度在晶内强度、晶间强度、t、t时发生断裂、晶间断裂、T=、被称为金属等强的温度， 焊接接受时产生一定结晶裂纹的条件是冶金要素和力的共同作用，两者不可缺少，II、II、I、II、II、II、II、II、II、I、I、I、I，I，I，I，当加热到某一温度时，焊接I受到压缩应力，接近狭缝焊接从高温蒸发制冷到低温时

11、的变形，三、防止结晶裂纹的措施，1 )、冶金方面控制焊接中有害杂质的含量，限制s、p、c含量s、P0.03-0.04焊接合十礼C0.12% (低碳钢)2)、工程方面(减少抗拉应力)、(1)焊接工艺和规范：提高预热温度， (2)接头类型：接头类型不同，刚性不同，散热条件不同，结晶裂纹倾向不同，接头类型对裂纹倾向的影响，(3)适当配置焊接顺序，四、近缝部液化裂纹，1， 发生部位及材料通常在母材中发生的2 .发生原因1 )、接近狭缝区域的晶界中存在低熔点杂质2 )、接近狭缝区域中存在晶间液膜(低熔点共晶)、液化裂纹、3、影响因子、1 )、化学成分2 )、工艺因子、4、防止措施2 )、在焊接工艺上，采用小线能量，避免近缝部晶粒粗化，五、多角度裂纹，一、形成条件(形成反应历程)的多角度化现象，焊接金属中存在许多高密度的位错，在高温和应力的共同作用下，位错极为容易运动， 在不同平面上运动的刃型位错遇到障碍时可能攀登，2，特征，1 )，发生部位和材料在焊接中发生，常见于单相奥氏钢或纯金属的焊接金属裂纹的流动：沿任意方向贯通树枝状结晶2，伴随再结晶粒出现在裂纹附近，多角化裂纹总比再结晶3 裂纹在反复受热金属中(多层焊) 4发生，形成多角化过程所