金属熔焊原理 第3版 第六单元 焊接冶金缺陷.ppt

**工艺因素方面（3）调整焊接工艺1）限制熔池过热2）控制焊缝成形系数焊缝成形系数Φ=B/H当焊缝成形系数较小时，焊缝深而窄，易形成裂纹当焊缝成形系数较大时，焊缝宽而浅，不易形成裂纹接头形式对裂纹倾向的影响搭接T形角接堆焊熔深较浅熔深较深接头处应尽量避免应力集中(错边、咬肉、未焊透)，是降低裂纹倾向的有效办法。接头形式影响接头的受力状态、结晶条件和热的分布表面堆焊和熔深较浅的对接焊缝抗裂性较高。熔深较大的对接和各种角接抗裂性较差。焊缝所承受的应力正好垂直于杂质聚集的结晶面上，易于引起裂纹。厚板焊接结构，多层焊裂纹倾向比单层焊有所缓和，应注意控制各层熔深。3）调整冷却速度：采用预热的方式不可取4）降低接头的刚度和拘束度调整焊接次序，尽量使焊缝能在较小刚度的条件下焊接，使焊缝的受力较小。放射交叉式的焊接次序能分散应力，如：锅炉管板与管束焊接。对称施焊，分散应力，减小裂纹倾向。工字梁厚板多层焊容器环缝44形成的温度：稍低于固相线形成的部位：热影响区，多层焊间形成的材料：主要产生于高镍低锰的低合金钢中沿晶开裂裂纹尺寸小形成机理：焊接时近缝区金属或焊缝层间金属，在高温下，A晶界上低熔共晶被重新熔化，在拉伸应力作用下沿A晶间开裂。液化裂纹也是由冶金因素和力学因素共同作用的结果。冶金因素：由于低熔点的物质存在晶界，高温时在热影响区处，低熔点的物质熔化，抗力能力下降。力的因素：产生拉应力液化裂纹同样产生于脆性温度区。1-未熔合区2-部分熔化3-粗晶区121-沿熔合线2-垂直熔合线(1)裂纹起源于熔合线或结晶裂纹在熔合线附近1、2区，由于熔化，母材中硫、磷、硅等低熔相元素重新分布，富集到未混合熔化区中结晶晶界上。裂纹产生后可以沿HAZ晶间低熔相扩展，成为近缝区液化裂纹。(2)裂纹起源于粗晶区HAZ粗晶区发生严重晶粒长大，杂质都富集到少量的晶界上，并且成为晶间液体，在相间张力和冷却收缩应力的作用下，产生液化裂纹。(3)裂纹的扩展平行熔合线,较长近缝区纵向裂纹；垂直熔合线,较短近缝区横向裂纹。冶金因素——化学成分的影响硼在铁和镍中的溶解度小，微量硼就能产生明显的晶界偏析。与铁、镍形成低熔共晶，如Fe-B为1149℃、Ni-B为1140℃或990℃。镍A形成元素，可显著降低S、P溶解度；镍易与许多元素形成低熔共晶，易于产生液化裂纹。铬一般钢中铬的含量不高时，没有不良影响。含量高时，晶界可能产生偏析产物，形成Ni-Cr共晶(熔点1340℃)，从而增加热裂纹倾向。工艺因素的影响E越大、吸入热量多，晶界低熔相的熔化越严重，晶界处于液态的时间就越长，液化裂纹的倾向越大。液化裂纹与熔池形状有关，如焊缝断面呈明显的倒草帽形，在熔合线的凹陷处母材金属过热严重，该处易产生液化裂纹。（1）选用对液化裂纹敏感性较低的母材（2）减小焊缝的凹度（3）采用较小的焊接热输入含有沉淀强化元素的高强钢和高温合金，在焊后并未发现裂纹，而在热处理过程中出现了裂纹，这种裂纹称为“消除应力处理裂纹”，简称SR裂纹。焊接结构在一定温度条件下工作，即使在焊后消除应力处理过程中不产生裂纹，而在500~600℃长期工作时也会产生裂纹。工程上常把上述两种情况下产生的裂纹(消除应力过程和服役过程)，统称为“再热裂纹”。1.消除应力裂纹的特点2.消除应力裂纹的产生机理3.影响消除应力裂纹的因素4.防止消除应力裂纹的措施含有一定沉淀强化元素的金属材料才具有产生再热裂纹的敏感性碳素钢和固溶强化的金属材料，一般都不产生再热裂纹。产生再热裂纹存在一个最敏感的温度区间这个区间与再热温度及再热时间有关。A不锈钢和一些高温合金约在700~900℃之间，对于沉淀强化的低合金钢约在500~700℃之间，随材料的不同而变化。再热裂纹是HAZ粗晶部位并呈晶间开裂裂纹的走向是沿熔合线母材侧的A粗晶晶界扩展，遇细晶就停止扩展。残余应力与应力集中二者必须同时存在，否则不会产生再热裂纹。应力集中系数K越大，产生再热裂纹所需σcr越小。（1）晶内二次强化作用（2）晶界杂质析集弱化作用在消除应力过程中，由于焊接应力松弛时的附加变形集中于晶界，而导致沿晶开裂。因此，这种裂纹具有晶间开裂的特征，并且都发生在有严重应力集中的热影响区的粗晶区内。影响再热裂纹的主要因素是钢种的化学成分(直接影响粗晶区的塑性)和焊接区的残余应力(特别是应力集中部位)。冶金因素（1）化学成分对再热裂纹的影响随钢种的不同而差异P耐热