裂纹的现象
在焊缝或接缝区附近,由于焊接的影响,材料的原子键被破坏。新界面形成的裂缝称为焊接裂缝,具有缺口、尖锐度、长宽比等特点。
裂缝可分为纵裂、横向裂缝、弧形孔、根裂和熔融带裂缝及热影响区裂缝等。根据它们产生的温度和时间,它们也可分为热裂纹、冷裂纹和再热裂。
有害的影响
断裂是***有害的缺陷之一。除了降低焊接接头的承载能力外,由于断端锋利的裂纹会引起严重的应力集中。一般来说,裂纹是焊接接头中不可允许的缺陷.一旦发现,应彻底清洁和返工。
原因分析及预防措施
由于裂缝的成因和形成机理不同,本文对热裂问题进行了讨论.
热裂纹一般是指在铁碳平衡板上从接近冰点温度范围到高于A3温度的高温下的裂纹,也称为高温裂纹或结晶裂纹。
热裂通常发生在焊缝内,有时也可能在热影响区发生
焊缝中的纵向热裂纹通常发生在焊接中心,并与焊接长度方向平行。纵向热裂通常沿柱状晶界发生,并与母材的晶粒界相连。焊缝的根部出现裂纹,大部分的弧坑裂纹发生在中心弧凹坑的等轴晶区。有几种类型,如纵向,横向和星状。热影响区的热破裂既有横向的也有纵向的,而是沿晶界发生的。
热裂隙的显微结构通常沿晶界开裂,因此也称为粒间裂解。当裂纹穿过表面并与外界空气流通时,热裂纹表面会出现蓝灰色氧化色。焊缝表面的一些宏观热破裂是用矿渣填充的。
在结晶过程中,焊缝中的偏析会引起热裂纹.低熔点共晶和杂质在结晶过程中由于液晶夹层的存在而形成偏析,其固化后的强度较低。当焊接应力足够大时,通过拉开流体夹层或新凝固的金属而产生裂纹。
总之,热裂纹是冶金和机械因素共同作用的结果.
防止裂纹的措施可以从冶金因素和力学因素开始。
限制母材和焊接材料中容易分离的元素和有害杂质的含量,包括钢筋、线、焊料和保护气体。特别是,应控制硫和磷等杂质的含量,减少碳含量。
硫磺几乎不溶于钢,它与铁形成低熔点的硫化铁螯合物。在焊接过程中,硫化铁的存在会引起焊缝的热裂纹和热影响区的液化裂纹,从而影响焊接性能。在晶界中存在与薄膜相同的硫双,降低了钢的延展性和韧性。磷还降低了钢的塑性和韧性,增加了较高钢材的脆性转变温度,并在焊缝和热影响区域造成裂缝。通常用于焊接的钢的含硫量不应超过0.045%,含磷量不应超过0.055。有时需要更严格的控制。
材料的焊接性能与含碳量密切相关。钢的含碳量越高,焊接性能越差。人们普遍认为焊缝中的含碳量小于0。而热裂敏感性可大大降低。
调整焊缝金属的化学组成,改善焊接组织和细粒,提高焊接的塑性,降低或分散离析度,控制低熔点共晶的有害影响。例如,当焊接奥氏体不锈钢时,用欧氏和铁氧体制成的双相焊能提高其抗热裂解的能力。但单相奥氏体组织的焊缝易发生热裂。
采用碱性焊条或焊剂降低焊缝杂质含量,提高结晶偏析程度。
控制焊接规范,适当提高焊缝的形状系数,采用多层多道焊法,避免中心线偏析, 可防止中心线裂缝。
在焊接中,单通道焊缝的横截面宽度与焊接厚度之比称为成形系数或纬纱形成系数。当焊缝形变系数过小时,焊接缝又窄又深,熔点较低的杂质聚集在中心,热裂的可能性增大。
形状系数对裂纹的影响
采用各种技术措施降低焊接应力,如采用正确的焊接顺序和焊接方法,减少焊线能量,整体预热和锤击等。
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