焊接冶金1.ppt

焊接裂纹,机电工程学院材料系,1979年吉林球罐炸裂事故,裂纹的分类,5.1焊接热裂纹,产生温度区间存在部位断口特征宏观微观,1、热裂纹的特点,结晶裂纹高温液化裂纹多边化裂纹,,2、热裂纹的分类,焊接热裂纹－结晶裂纹,1.产生温度2.断口特征3.分布特征4.材料5.产生部位,一、特征,液态薄膜是产生结晶裂纹的根本原因拉伸应力是产生结晶裂纹的必要条件,二、形成机理－液态薄膜理论,三、各阶段产生结晶裂纹的倾向,四、产生条件,五、影响结晶裂纹产生的因素,脆性温度区间大小脆性温度区（TB）内金属的塑性TB内随温度降低变形的增长率,六、防止结晶裂纹的措施,1、冶金因素方面严格控制母材和焊接材料中的C、S、P含量改善焊缝一次组织细化晶粒双相组织,2、工艺因素方面－改善应力状态焊接工艺及规范接头型式采用合理的焊接顺序限制母材杂质进入焊缝,5.2焊接冷裂纹,产生温度断口仍有金属光泽裂纹的走向产生的钢种和部位产生时间,冷裂纹的一般特征,焊接冷裂纹的分类,延迟裂纹具有延迟现象决定因素淬硬脆化裂纹低塑性脆化裂纹,,氢致延迟裂纹,决定因素钢种的淬硬倾向扩散氢的含量及分布焊接接头的应力状态,一、钢种的淬硬倾向,1.原因易形成脆硬组织组织中形成的晶格缺陷多2.影响因素化学成分冷却条件3.评定用HAZ的Hmax,二、氢的作用,1.氢在金属中的溶解和扩散,,,,α,γ,δ,,,04812162024,120092064036080-200,奥氏体钢,铁素体钢,,温度／℃,扩散速度10-5［ml/cm2s］,2.氢在致裂过程中动态行为,高强钢热影响区延迟裂纹的形成过程,,,TAF,TAM,FP,M,A,3.氢致裂纹具有延迟性的原因,,,三向应力区,,,,,,,,H,H,H,H,H,H,H,,,,,H2,,新三向应力区,,,,,,,,H,H,H,H,H,H,H,,,,,,H2,裂纹尖端,三、接头的拘束应力,1.应力的存在形式热应力局部加热、冷却相变应力结构自身的拘束应力,（1）拘束度REh/l（2）接头坡口型式拘束应力增加正Y型、X型、斜Y型、K型、半V型,2.接头拘束应力的影响因素,钢种淬硬之后，受氢的诱发，促使脆化，在拘束应力作用下形成裂纹,四、冷裂形成机理,五、冷裂判据,临界拘束应力σcrσcr反映了产生延迟裂纹各个因素共同作用的结果σcr值越大抗裂能力越好σcrσS安全的测定插销试验,总原则避免出现脆硬组织减少焊缝金属中的氢含量减少接头的拘束应力,六、防治措施,（1）严格控制氢含量焊材焊接方法（2）增韧选用塑性好的焊材加入某些合金元素（3）改进母材化学成分，提高抗裂性能降碳加微量合金元素,1.冶金措施,（1）预热小的线能量E大，粗晶脆化E小，淬硬组织（2）焊后热处理脱氢处理350℃1h,2.工艺措施,5.3再热裂纹,热裂纹产生部位近缝区的粗晶区产生再热裂纹具有敏感的温度范围有较大的内应力存在及应力集中部位易产生再热裂纹易产生在具有沉淀强化作用的钢材中,一、再热裂纹的特征,只发生于含沉淀强化元素的材料受热前，存在较大的残余应力，并有不同程度的应力集中eec,二、产生条件,晶界杂质析集弱化说晶内沉淀强化说,三、产生机理,预热及后热控制焊接线能量低强焊缝应用消除应力集中源,四、控制措施,5.4层状撕裂,产生的部位和形状宏观形状微观形状产生在厚板结构中与母材强度无关，主要与钢中的夹杂量及分布形态有关一般发生在受Z向力大的丁字接头、角接头层状撕裂属于低温开裂,一、特征,二、形成机理,焊后20min,焊后120min,焊接Z向应力非金属夹杂物的层状构造母材性能氢的作用,三、影响因素,控制夹杂物设计和施工工艺上的措施改变接头形式、降低焊接应力；应尽量避免单侧焊缝等应尽量避免承载焊缝预热及后热加软焊道,四、防制措施,5.5应力腐蚀裂纹,形貌外观横断面断口材质与介质的匹配残余应力的作用,一、特征,应力腐蚀裂纹的形成条件三要素材质、腐蚀介质和临界拉应力应力腐蚀裂纹的形成机理机械破裂应力腐蚀开裂机理,二、形成机理,结构设计合理选材避免高应力区施工制造合理选择焊材合理制定装焊工艺消除应力处理生产管理防蚀处理定期检查、及时补修,三、防制措施,