1.焊接熱裂紋 產(chǎn)生:金屬冷卻到固相線附近的高溫區(qū)時(shí)所產(chǎn)生的開裂現(xiàn)象; 部位:主要出現(xiàn)在焊縫上,也可出現(xiàn)在近縫區(qū); 特征:宏觀上,沿焊縫成縱向分布(連續(xù)或斷續(xù)),也有橫向分布;裂口均有較明顯的氧化色彩,表面無光澤,但金屬內(nèi)部的熱裂紋因與外界隔絕,其氧化程度不如表面裂紋明顯。微觀上,沿晶粒邊界(包括亞晶界)分布,具有沿晶開裂特征。 分類 ?與液膜有關(guān): (1) 凝固裂紋 (結(jié)晶裂紋) (2) 液化裂紋 ?與液膜無關(guān): (3) 高溫失延裂紋 (多邊化裂紋) 01凝固裂紋 金屬凝固結(jié)晶的末期,在固相線附近,因晶間殘存液膜在應(yīng)力作用所造成的晶間開裂。 特征:最常見的熱裂紋形式,其斷口具有沿晶間液膜分離的特征,裂紋表面無金屬光澤。 主要發(fā)生在含雜質(zhì)較多的碳鋼、低合金鋼焊縫中(含S、P、C、Si偏高)和單相奧氏體鋼、鎳基合金以及某些鋁合金焊縫中。 02液化裂紋 焊接時(shí)近縫區(qū)或焊縫層間金屬由于過熱,晶間可能出現(xiàn)液化現(xiàn)象,在拉應(yīng)力作用下由于晶間液膜分裂而導(dǎo)致開裂。 特征:在其斷口上局部有樹枝狀突起。 主要發(fā)生在Cr,Ni的高強(qiáng)鋼,奧氏體鋼及某些鎳基合金的近縫區(qū)或多層焊層間部位,母材和焊絲中S,P,C,Si含量偏高時(shí),液化裂紋傾向嚴(yán)重。 03 高溫失延裂紋(多邊化裂紋) 產(chǎn)生溫度低于固相線溫度,存在晶格缺陷(位錯(cuò)和空位),物理化學(xué)性質(zhì)的不均勻性,在應(yīng)力作用下,缺陷聚集形成多邊化邊界,使強(qiáng)度塑性下降,沿多邊化邊界開裂。特征:與液膜無關(guān),斷口粗糙不光滑,顯示出柱狀晶明顯的方向性。主要發(fā)生在純金屬或單相奧氏體合金的焊縫中或近縫區(qū)。 2. 焊接冷裂紋 產(chǎn)生:金屬經(jīng)焊接或鑄造成形后冷卻到較低溫度時(shí)產(chǎn)生的裂紋,有時(shí)在焊后或加工后立即出現(xiàn),有時(shí)則要經(jīng)過一段時(shí)間才出現(xiàn)。 溫度:Ms 點(diǎn)附近或 200 一 300oc 以下溫度 區(qū)間特征:從宏觀上看,冷裂紋斷口具有發(fā)亮的金屬光澤,呈脆性斷裂特征;從微觀上看,有的呈晶間斷裂(即沿晶斷裂),有的為穿晶斷裂,而更常見的是沿晶與穿晶共存的斷口形態(tài)。有氫作用時(shí)會(huì)出現(xiàn)明顯的氫致準(zhǔn)解理斷口,淬硬傾向越大。沿晶斷裂特征越趨明顯。 部位:多起源于具有缺口效應(yīng)、易產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位,或物理化學(xué)不均勻的氫聚集的局部地帶,常出現(xiàn)在一些厚大焊件、高碳鋼、中碳鋼、低合金、中合金高強(qiáng)鋼、超高強(qiáng)鋼的焊接熱影響區(qū),鐵合金出現(xiàn)在焊縫上。 分類 (1)延遲裂紋 (2)淬硬脆化裂紋 (3)低塑性脆化裂紋 01.延遲裂紋(氫致裂紋) 產(chǎn)生:在氫、鋼材淬硬組織和拘束應(yīng)力的共同作用下產(chǎn)生,其形成溫度一般在 Ms 以下 2000℃至室溫范圍,由于氫的作用而具有明顯的延遲特征. ( Ms 馬氏體轉(zhuǎn)變溫度) 特征:存在著潛伏期(幾小時(shí)、幾天甚至更長(zhǎng))、緩慢擴(kuò)展期和突然開裂三個(gè)接續(xù)的過程。由于能量的釋放,??陕牭捷^清晰的開裂聲音。 過程:在焊接過程中,由于焊縫金屬在高溫下溶解了大量的氫,而其周圍母材的氫含量較少,所以氫將由焊縫向熱影響區(qū)擴(kuò)散。因焊縫的碳含量低于母材,故在較高溫度下焊縫先于母材發(fā)生相變,即由 A 分解為F、 P 等組織。由于氫在F、 P 中溶解度小而擴(kuò)散系數(shù)大,因此氫將從焊縫快速地向奧氏體熱影響區(qū)擴(kuò)散。而氫在 A 中擴(kuò)散速度很小,溶解能力較大,故不能擴(kuò)散到離焊縫邊界較遠(yuǎn)的母材中去。熔合區(qū)內(nèi)成為富氫區(qū),當(dāng)該區(qū)金屬由 A 轉(zhuǎn)變成 M 時(shí),氫便以過飽和狀態(tài)殘留在 M 中。若該區(qū)存在缺口效應(yīng),則會(huì)促使氫向應(yīng)力集中區(qū)擴(kuò)散并聚集。當(dāng)氫合量足夠高時(shí),便在HAZ 產(chǎn)生裂紋。( A:奧氏體,F(xiàn):鐵素體,P:珠光體, M:馬氏體,HAZ:熱影響區(qū)) 02.淬硬脆化裂紋(淬火裂紋) 產(chǎn)生:某些淬硬傾向大的鋼種,熱加工后冷卻到 Ms 至室溫時(shí),因發(fā)生馬氏體相變而脆化,在拘束應(yīng)力作用下產(chǎn)生開裂. 特征:其產(chǎn)生與氫的關(guān)系不大,基本無延退現(xiàn)象,成形加工后常立即出現(xiàn)。 03.低塑性脆化裂紋 產(chǎn)生:某些低塑性材料(如鑄鐵和硬質(zhì)合金等)焊后冷卻到低溫時(shí),由于收縮應(yīng)變超過了材料本身所具有的塑性儲(chǔ)備或材料變脆而產(chǎn)生的裂紋。 特征:無延遲現(xiàn)象。 3.焊接熱裂紋和冷裂紋的比較 4.熱裂紋和冷裂紋的斷口特征 01 焊接裂紋的斷裂形式及斷口形態(tài) √ 韌窩斷裂 √ 解理斷裂 √ 準(zhǔn)解理數(shù)裂 √ 沿晶斷裂 02 熱裂紋斷口形貌 熱裂紋斷口都具有液態(tài)薄膜游動(dòng)與晶粒之間,當(dāng)受力時(shí)還產(chǎn)生類似韌窩狀的塑性變形。 03 冷裂紋斷口形貌 一般低合金高強(qiáng)鋼HAZ出現(xiàn)的冷裂紋斷口形貌主要是解理、沿晶和少量韌窩。冷裂紋具有延遲的特征,冷裂斷裂可分為起裂、擴(kuò)展和最后斷裂三個(gè)階段,每個(gè)階段相應(yīng)的斷口形貌也不同。
|
|