焊接熱裂紋多產(chǎn)生于接近固相線(xiàn)的高溫下,有沿晶界分布的特征,有時(shí)也能在低于固相線(xiàn)的溫度下沿著(zhù)“多邊化邊界”形成。它通常產(chǎn)生于焊縫金屬內,也可能在焊接熔合線(xiàn)鄰近的熱影響區組織內(母材金屬)。按裂紋產(chǎn)生的機理、形態(tài)和溫度區間不同,焊接熱裂紋可分為凝固裂紋,液化裂紋,多邊化裂紋和失塑裂紋四種。
1、產(chǎn)生的溫度和時(shí)間不同
熱裂紋一般產(chǎn)生在焊縫的結晶過(guò)程中。冷裂紋大致發(fā)生在焊件冷卻到200~300℃,有的焊后會(huì )立即出現,有的可以延至幾小時(shí)到幾周甚至更長(cháng)時(shí)間才會(huì )出現,所以冷裂紋又稱(chēng)延遲裂紋。
2、產(chǎn)生的部位和方向不同
熱裂紋絕大多數產(chǎn)生在焊縫金屬中,有的是縱向,有的是橫向,有時(shí)熱裂紋也會(huì )延伸到基本金屬中去。冷裂紋大多數產(chǎn)生在母材金屬或熔合線(xiàn)上,大多數為縱向裂紋,少數為橫向裂紋。
3、外觀(guān)特征不同
熱裂紋斷面都有明顯的氧化色。冷裂紋斷口發(fā)亮,無(wú)氧化色。
4、金相結構不同
熱裂紋都是沿晶界開(kāi)裂的。冷裂紋是貫穿晶粒內部,即穿晶開(kāi)裂,不過(guò)也有的是沿晶界開(kāi)裂。
一是低熔點(diǎn)共晶物的偏析,鋼材中的硫(S)、磷(P)雜質(zhì)元素通過(guò)冶金反應生成的低熔點(diǎn)共晶物存在嚴重的宏觀(guān)偏析,往往在焊縫中心形成液態(tài)薄膜。
二是焊接應力的影響,焊接過(guò)程不均勻加熱與冷卻產(chǎn)生的拉應力促使液相薄膜破壞而開(kāi)裂。
三是一些其他因素,不同物質(zhì)的熱物理特性不同,產(chǎn)生的焊接應力也不同;不同焊接方法及工藝參數,其焊接熱輸入不同;焊縫成形系數對偏析有較大的影響等。
1、冶金措施
冶金措施主要是限制焊縫的化學(xué)成分,為了減少焊縫形成低熔點(diǎn)共晶物的傾向,盡可能限制硫(S)、磷(P)的含量;降低焊縫的含碳量,提高焊絲的含錳量。其次是改變焊縫組織狀態(tài),要完全消除有害雜質(zhì)甚至讓它根本不形成低熔點(diǎn)共晶體是不可能的。因此為了在拉應力作用下不產(chǎn)生裂紋,常采用向焊縫金屬中加入特殊的合金元素,從而調整焊縫金屬化學(xué)成分,在焊縫中形成雙相組織,以打亂焊縫金屬的結晶方向,使低熔點(diǎn)共晶物不能集中分布,從而減少熱裂紋的形成。
2、工藝措施
1)減小熔合比,減小熔合比即減小稀釋度。多層焊焊接第一層焊縫時(shí),由于母材金屬熔合到焊縫中的比例大,使其含碳量及硫、磷含量增高,容易產(chǎn)生熱裂紋。
2)限制過(guò)熱,熔池過(guò)熱易促使熱裂紋。降低線(xiàn)能量,并且采用小的焊接電流和小的焊接速度。不能通過(guò)提高焊接速度來(lái)降低線(xiàn)能量,保證焊縫成型。
3)選擇合理的焊接順序和焊接方向,降低拘束度,通常具有較小尺寸的凸焊縫可以降低裂紋的敏感性。
4)采用堿性焊條和焊劑,這是由于堿性焊條和焊劑的熔渣具有較強的脫硫能力。
總之,防止熱裂紋產(chǎn)生的根本途徑是減少低熔點(diǎn)共晶物的數量,采取適當的措施降低焊接拉應力,合理控制焊縫成型系數,減小焊接電流,從而降低熱裂紋的產(chǎn)生。
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