熔合区组织特点(带你了解焊接缺陷——热裂纹)

Posted 2023-06-02

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熔合区组织特点(带你了解焊接缺陷——热裂纹)

一、什么是焊接热裂纹？

焊接热裂纹多产生于接近固相线的高温下，有沿晶界分布的特征，有时也能在低于固相线的温度下沿着“多边化边界”形成。它通常产生于焊缝金属内，也可能在焊接熔合线邻近的热影响区组织内(母材金属)。按裂纹产生的机理、形态和温度区间不同，焊接热裂纹可分为凝固裂纹，液化裂纹，多边化裂纹和失塑裂纹四种。

二、热裂纹与冷裂纹有何区别？

1、产生的温度和时间不同

热裂纹一般产生在焊缝的结晶过程中。冷裂纹大致发生在焊件冷却到200～300℃，有的焊后会立即出现，有的可以延至几小时到几周甚至更长时间才会出现，所以冷裂纹又称延迟裂纹。

2、产生的部位和方向不同

热裂纹绝大多数产生在焊缝金属中，有的是纵向，有的是横向，有时热裂纹也会延伸到基本金属中去。冷裂纹大多数产生在母材金属或熔合线上，大多数为纵向裂纹，少数为横向裂纹。

3、外观特征不同

热裂纹断面都有明显的氧化色。冷裂纹断口发亮，无氧化色。

4、金相结构不同

热裂纹都是沿晶界开裂的。冷裂纹是贯穿晶粒内部，即穿晶开裂，不过也有的是沿晶界开裂。

三、热裂纹是怎样形成的？

一是低熔点共晶物的偏析，钢材中的硫（S）、磷（P）杂质元素通过冶金反应生成的低熔点共晶物存在严重的宏观偏析，往往在焊缝中心形成液态薄膜。

二是焊接应力的影响，焊接过程不均匀加热与冷却产生的拉应力促使液相薄膜破坏而开裂。

三是一些其他因素，不同物质的热物理特性不同，产生的焊接应力也不同；不同焊接方法及工艺参数，其焊接热输入不同；焊缝成形系数对偏析有较大的影响等。

四、怎样防止热裂纹的产生呢？

1、冶金措施

冶金措施主要是限制焊缝的化学成分，为了减少焊缝形成低熔点共晶物的倾向，尽可能限制硫（S）、磷（P）的含量；降低焊缝的含碳量，提高焊丝的含锰量。其次是改变焊缝组织状态，要完全消除有害杂质甚至让它根本不形成低熔点共晶体是不可能的。因此为了在拉应力作用下不产生裂纹，常采用向焊缝金属中加入特殊的合金元素，从而调整焊缝金属化学成分，在焊缝中形成双相组织，以打乱焊缝金属的结晶方向，使低熔点共晶物不能集中分布，从而减少热裂纹的形成。

2、工艺措施

1）减小熔合比，减小熔合比即减小稀释度。多层焊焊接第一层焊缝时，由于母材金属熔合到焊缝中的比例大，使其含碳量及硫、磷含量增高，容易产生热裂纹。

2）限制过热，熔池过热易促使热裂纹。降低线能量，并且采用小的焊接电流和小的焊接速度。不能通过提高焊接速度来降低线能量，保证焊缝成型。

3）选择合理的焊接顺序和焊接方向，降低拘束度，通常具有较小尺寸的凸焊缝可以降低裂纹的敏感性。

4）采用碱性焊条和焊剂，这是由于碱性焊条和焊剂的熔渣具有较强的脱硫能力。

总之，防止热裂纹产生的根本途径是减少低熔点共晶物的数量，采取适当的措施降低焊接拉应力，合理控制焊缝成型系数，减小焊接电流，从而降低热裂纹的产生。