裂纹产生原因及防止措施

2023-06-28 理论教育版权反馈

【摘要】：图5-1 焊接裂纹位置对于中、高碳钢、低合金钢等易淬火的材料焊接时，最易在热影响区产生这几种裂纹。焊道下裂纹的产生原因由材料的碳当量高、焊接热影响区淬硬、焊缝金属中封闭着多量的氢所致。焊趾裂纹的产生原因焊道在冷却凝固过程中受到焊道下面有缺陷地方的大的应力作用，再加上这时母材正在硬化不易变形便产生焊趾裂纹。

1.高温裂纹

高温裂纹（热裂纹）一般是发生在焊道的中间，就是焊道的最后凝固的中心处，表面可看到紫色的高温氧化色，操作上主要由大电流进行快速焊接造成。此外，焊接时母材中的磷、硫进到熔敷金属中，减弱了熔敷金属在高温时的强度，在焊接应力的作用下也可能产生热裂纹。

防止产生焊接热裂纹的措施主要有以下几种：

1）选择合适的焊接材料，一般要求选用的焊条、焊丝中硫含量不应超过0.04%（质量分数），碳含量不应超过0.12%（质量分数）。

2）对刚性较大的铸钢件，因焊接或补焊时产生的变形小，结果使焊接应力增大，促使热裂纹形成。焊接时必须选择合适的焊接工艺，必要时应采取预热和缓冷措施，以减少焊接热应力。

3）热裂纹极易在弧坑产生，即形成弧坑裂纹，因此要注意填满弧坑。

2.低温裂纹

低温裂纹（冷裂纹）一般指在室温附近出现的裂纹。低合金钢、中合金钢、中碳和高碳钢等具有一定淬硬倾向的铸钢件焊接或补焊修复后冷至较低温度下，容易产生冷裂纹。对于低合金高强钢铸钢件，冷裂纹大约在马氏体转变点Ms附近200～300℃温度，由于约束应力、淬硬组织和氢的共同作用下而产生。焊接或补焊修复刚度较大的铸钢件时，由于自由伸缩受阻，周围母材起约束作用，还会产生应力裂纹。冷裂纹会随时间的延长、受力条件改变和高温加热逐渐延伸或扩展。

冷裂纹经常出现于熔合线附近，热影响区粗晶带内。冷裂纹一般有三种情况：第一种是发生在焊道层下的叫作焊道下裂纹；第二种发生在焊道上面或止端的，叫作焊趾裂纹；第三种是发生在焊道上面，叫作焊缝裂纹（又称做龟裂），如图5-1所示。

图5-1 焊接裂纹位置

对于中、高碳钢、低合金钢等易淬火的材料焊接时，最易在热影响区产生这几种裂纹。

（1）焊道下裂纹的产生原因由材料的碳当量高、焊接热影响区淬硬、焊缝金属中封闭着多量的氢所致。因此，焊接过程中采用低氢焊条，减少熔敷金属中的氢含量，并采取焊前预热，降低热影响区淬硬程度，从而能有效地防止这种裂纹。

（2）焊趾裂纹的产生原因焊道在冷却凝固过程中受到焊道下面有缺陷地方的大的应力作用，再加上这时母材正在硬化不易变形便产生焊趾裂纹。如果氢含量多，更助长这种倾向。

（3）焊缝金属裂纹（龟裂）的产生原因预热及焊接过程中温度和预热范围不够，焊后又未能及时后热或去应力退火，尤其是局部加热和采用切割火焰烘烤补焊区，造成焊缝的冷却速度快，因此在热影响区、熔合线或焊缝上产生这种裂纹。

裂纹产生原因及防止措施

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