第4章　焊接缺陷及其控制 焊接冶金与焊接性 教学课件.ppt

20921-4A 4.3.2　结晶裂纹的形成与控制 1)结晶温度区间。2)低熔共晶的形态。 图4-9　第二相形状与界面接触角的关系 20921-4A 4.3.2　结晶裂纹的形成与控制 3)一次结晶的组织。4)合金元素的种类。(2)应力因素　焊缝金属中存在低熔共晶，在结晶过程中的固-液阶段在晶界位置形成液态薄膜，造成焊缝金属塑性降低，但这只是产生结晶裂纹的一个条件。3.结晶裂纹的防止措施(1)冶金措施1)控制焊缝中硫、磷和碳等有害杂质的含量。2)改善焊缝的一次结晶组织。3)限制熔合比。 20921-4A 4.3.2　结晶裂纹的形成与控制 4)利用“愈合作用”。(2)应力控制1)选择合理的接头形式。2)确定合理的焊接顺序。3)确定合理的焊接参数。 20921-4A 4.3.3　延迟裂纹的形成与控制 1.延迟裂纹的形成机理(1)氢的行为及作用　如前所述，氢在焊接高温作用下，会大量溶解在焊接熔池中，在熔池随后的结晶过程中，氢的溶解度急剧下降，来不及逸出而呈现分子态的氢成为无法移动的残余氢；来不及析出而呈现过饱和状态的原子氢成为扩散氢。1)氢致延迟开裂机理。 图4-10　氢致裂纹的扩展过程 20921-4A 4.3.3　延迟裂纹的形成与控制 2) 氢的扩散行为对致裂部位的影响。 图4-11　氢的扩散行为对致裂部位的影响 20921-4A 4.3.3　延迟裂纹的形成与控制 (2)材料淬硬倾向的影响　材料的淬硬倾向主要决定于材料的化学成分、所采用的焊接工艺和冷却条件以及板厚等因素。1)淬火形成脆硬的马氏体组织。2)淬硬形成更多的晶格缺陷。(3)接头应力状态的影响　高强度钢焊接时产生延迟裂纹不仅决定于氢的有害作用和钢的淬硬倾向，而且还决定于焊接接头所处的应力状态。1)应力的种类。2) 拘束度与拘束应力。 20921-4A 4.3.3　延迟裂纹的形成与控制 图4-12　拘束度的定义说明图 20921-4A 4.3.3　延迟裂纹的形成与控制 2.延迟裂纹的防止措施(1)冶金措施1)改进母材的化学成分。2)严格控制氢的来源。3)适当提高焊缝韧性。4)选用低氢的焊接材料和焊接方法。(2)工艺措施　工艺措施包括正确选择预热温度，严格控制焊接热输入，进行紧急后热，采用多层焊接，合理安排焊缝及焊接次序等。1)适当预热。 20921-4A 4.3.3　延迟裂纹的形成与控制 2)严格控制焊接热输入。3)焊后低温热处理。4)采用多层焊。5) 合理安排焊缝及焊接次序。 20921-4A 4.3.4　其他裂纹的形成与控制 1.再热裂纹(1)再热裂纹的形成机理　再热裂纹的产生是由晶界优先滑动导致微裂(形核)而发生和扩展的。(2) 再热裂纹的防止措施　只有那些含有沉淀强化元素的钢和合金才有再热裂纹的问题，因此在可能的情况下，为防止再热裂纹的产生，可以优先选用含沉淀强化元素少的钢种。2.层状撕裂(1)层状撕裂的形成机理　层状撕裂的形成过程如图4-13所示。 20921-4A 4.3.4　其他裂纹的形成与控制 图4-13　层状撕裂形成过程示意图 20921-4A 4.3.4　其他裂纹的形成与控制 (2)层状撕裂的防止措施　防止层状撕裂可以从两个方面着手：一是选用抗层状撕裂的钢材；二是减小Z向应力和应力集中。 图4-14　改变接头形式防止层状撕裂a)单侧焊缝改为双侧焊缝　b)全焊透焊缝改为对称角焊缝c)在承受Z向应力侧开坡口　d) 预先堆焊低强焊接材料 20921-4A 4.3.4　其他裂纹的形成与控制 3.应力腐蚀裂纹(1)应力腐蚀裂纹的形成机理　关于应力腐蚀裂纹的形成机理，目前存在很多理论。(2) 应力腐蚀裂纹的防止措施　应力腐蚀裂纹的形成必须同时具有三个因素的综合作用，即材质、介质及拉应力。 20921-4A 4.3.4　其他裂纹的形成与控制 解决应力腐蚀裂纹的理想途径是从材料着手。研究表明，采用双相不锈钢代替奥氏体不锈钢可以有效提高结构的耐应力腐蚀能力。这是因为，与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢具有强度高、对晶间腐蚀不敏感、较好的耐点蚀和缝隙腐蚀的能力等特点。然而，即使采用了抗应力腐蚀能力很强的母材，但若选用的焊接材料不当，也会使构件过早破坏。一般来讲，焊接耐腐蚀结构，选择焊接材料时应遵循“等成分原则”，即焊缝的化学成分和组织应尽可能与母材保持一致。1.论述焊缝中产生偏析的种类、危害及成因，如何防止? 20921-4A 4.3.4　其他裂纹的形成与控制 2.论述焊缝中出现夹杂的种类、危害及成因，如何防止?3.焊缝中气孔的危害是什么?它是怎样形成的?如何防止?4.说明焊接裂纹的种类及其基本特征。5.焊接结晶裂纹的形成机理是什么?影响因素有哪些?防止措施是什么?6.焊接延迟裂纹产生的条件是什