焊接復(fù)習(xí)題實用教案

1、 焊接焊接是利用加熱或加壓或二者并用的方法，將兩種或兩種以上的同種(tn zhn)或異種材料，通過原子或分子之間的結(jié)合和擴散連接成一體的工藝過程。第1頁/共102頁第一頁，共103頁。焊接(hnji)的特點 優(yōu)點：焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的質(zhì)量輕，生產(chǎn)成本低。 整體性好，具有良好的氣密性、水密性 投資少、見效快 適用于幾何尺寸大而材料較分散的制品 簡化(jinhu)金屬結(jié)構(gòu)的加工工藝，縮短加工周期 不足： 結(jié)構(gòu)無可拆性。 焊接時局部加熱，焊接接頭的組織和性能與母材相比發(fā)生變化，產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和焊接變形。 焊接缺陷的隱蔽性，易導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)的意外(ywi)破壞。第2頁/共102頁第二頁，共103頁。 焊接化

2、學(xué)冶金過程(guchng)：熔化焊時，焊接區(qū)內(nèi)各種物質(zhì)之間在高溫下相互作用的過程(guchng)。 要點：各種物質(zhì)包括氣體、液態(tài)金屬、熔渣。第3頁/共102頁第三頁，共103頁。普通化學(xué)冶金過程和焊接(hnji)化學(xué)冶金過程對比 普通化學(xué)冶金過程是對金屬熔煉加工過程，在放牧特定的爐中進行。 焊接(hnji)化學(xué)冶金過程是金屬在焊接(hnji)條件下，再熔煉的過程，焊接(hnji)時焊縫相當高爐。 二者共同點：金屬冶煉加工。第4頁/共102頁第四頁，共103頁。 不同點： 1 1）原材料不同 普冶材料：礦石、焦炭、廢鋼鐵等。 焊金材料：焊條、焊絲、焊劑等。 2 2）目的不同 普冶：提煉金屬(jn

3、sh)(jnsh)； 焊冶：對金屬(jnsh)(jnsh)再熔煉，以滿足構(gòu)件性能第5頁/共102頁第五頁，共103頁。焊條焊條(hntio)(hntio)的加熱的加熱 電阻熱：焊接電流通過焊芯時產(chǎn)生的電阻熱。電阻熱：焊接電流通過焊芯時產(chǎn)生的電阻熱。電弧熱：焊接電弧傳給焊條電弧熱：焊接電弧傳給焊條(hntio)(hntio)端部的熱量。端部的熱量?；瘜W(xué)反應(yīng)熱：藥皮部分化學(xué)物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)時產(chǎn)生的熱量?；瘜W(xué)反應(yīng)熱：藥皮部分化學(xué)物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)時產(chǎn)生的熱量。 第6頁/共102頁第六頁，共103頁。 熔滴過渡(gud)形式 短路過渡(gud)、顆粒過渡(gud)、附壁過渡(gud)、射流過渡(gud)、旋轉(zhuǎn)射

4、流過渡(gud)。 堿性焊條：短路過渡(gud)和大顆粒過渡(gud)；酸性焊條：細顆粒過渡(gud)和附壁過渡(gud)。 第7頁/共102頁第七頁，共103頁。焊縫熔池：熔焊時，在高溫熱源的作用下，母材將發(fā)生局部熔化(rnghu)，并與熔化(rnghu)了焊絲金屬攪拌混合而形成焊接熔池。 熔池運動狀態(tài) 1）液態(tài)金屬密度差引起自由對流運動 2）表面張力差強迫(qing p)對流運動 3）熔池中各種機械力攪拌 4）對焊接質(zhì)量的影響第8頁/共102頁第八頁，共103頁。焊接過程(guchng)中對熔融金屬的保護保護(boh)方式 1、氣渣聯(lián)合保護(boh)2、渣保護(boh)3、氣保護(boh)

5、4、真空保護(boh)5、自保護(boh)第9頁/共102頁第九頁，共103頁。焊接化學(xué)冶金(yjn)反應(yīng)區(qū)及反應(yīng)條件焊接方法(fngf)不同，冶金反應(yīng)階段也不同。以手工電弧焊為例，加以討論 1、藥皮反應(yīng)區(qū)：指焊條受熱后，直到焊條藥皮熔點前發(fā)生的一些反應(yīng)。1) 水分蒸發(fā)2) 某些物質(zhì)分解3) 鐵合金氧化 第10頁/共102頁第十頁，共103頁。 2 2）、熔滴反應(yīng)區(qū) 指熔滴形成. .長大. .脫離焊條(hntio).(hntio).過渡到熔池之前 特點: : ).).溫度高 ).).與氣體. .熔渣的接觸面積大 ).).時間短速度快 ).).熔渣和熔滴金屬進行強烈的攪拌, ,混合. .第11頁

6、/共102頁第十一頁，共103頁。 3 3、熔池反應(yīng)區(qū) 1 1）、熔池T 1600T 160019001900低于熔滴T T 比表面積 2 )2 )、接觸面積小3 3130 130 3 3）、時間(shjin)(shjin)長 手工焊3 38 8秒埋弧焊625s625s 4 4）、攪拌沒有熔滴階段激烈 5 5）、熔池溫度不均勻的 突出特點 第12頁/共102頁第十二頁，共103頁。焊接工藝條件(tiojin)與化學(xué)冶金反應(yīng)的關(guān)系 焊接規(guī)范：焊接金屬（焊條、焊絲）和局部熔化的母材組成。 （一）、熔合比的影響 熔合比：焊縫(hn fn)金屬中，局部熔化的母材所占的比例。第13頁/共102頁第十三頁

7、，共103頁。氣體的來源和產(chǎn)生氣體的來源和產(chǎn)生 1. 1.來自焊接材料來自焊接材料 焊條電弧焊用焊條其藥皮中都含有造氣劑，如淀粉、木粉大理石和白云石等，加焊條電弧焊用焊條其藥皮中都含有造氣劑，如淀粉、木粉大理石和白云石等，加熱時產(chǎn)生分解或燃燒，析出大量氣體，如熱時產(chǎn)生分解或燃燒，析出大量氣體，如H2H2、CO2 CO2 等。用潮濕的焊條或焊劑焊接時將析出水汽。等。用潮濕的焊條或焊劑焊接時將析出水汽。采用氣體保護焊時，焊接區(qū)的氣體主要來自保護氣，如采用氣體保護焊時，焊接區(qū)的氣體主要來自保護氣，如ArAr、CO2CO2。 2.2.來自空氣來自空氣 焊條藥皮中的造氣劑不能完全排除焊接區(qū)的空氣，例如，

8、采用焊條電弧時，堆焊金屬焊條藥皮中的造氣劑不能完全排除焊接區(qū)的空氣，例如，采用焊條電弧時，堆焊金屬中還含有體積分數(shù)為中還含有體積分數(shù)為0.025%0.025%的的N2N2（空氣是（空氣是N2N2的主要來源），據(jù)估算，焊接區(qū)內(nèi)空氣的體積分的主要來源），據(jù)估算，焊接區(qū)內(nèi)空氣的體積分數(shù)約占數(shù)約占3%3%左右。左右。3.3.來自焊絲來自焊絲(hn s)(hn s)和母材金屬表面上的雜質(zhì)和母材金屬表面上的雜質(zhì) 如油污、鐵銹、油漆、吸附的水分等，這些物質(zhì)受如油污、鐵銹、油漆、吸附的水分等，這些物質(zhì)受熱后將析出氣體進入焊接區(qū)內(nèi)。熱后將析出氣體進入焊接區(qū)內(nèi)。 4.4.來自高溫蒸發(fā)產(chǎn)生的氣體來自高溫蒸發(fā)產(chǎn)生的氣

9、體 弧焊時，由于電弧和斑點的高溫，當熔滴過渡時，一部分熔滴金屬被弧焊時，由于電弧和斑點的高溫，當熔滴過渡時，一部分熔滴金屬被加熱蒸發(fā)，產(chǎn)生金屬氣體，進入電弧區(qū)內(nèi)。例如焊接黃銅時，由于黃銅內(nèi)鋅的沸點較低，僅為加熱蒸發(fā)，產(chǎn)生金屬氣體，進入電弧區(qū)內(nèi)。例如焊接黃銅時，由于黃銅內(nèi)鋅的沸點較低，僅為906906，因此被大量蒸發(fā)，在焊接區(qū)形成一層鋅的白色煙霧。，因此被大量蒸發(fā)，在焊接區(qū)形成一層鋅的白色煙霧。 第14頁/共102頁第十四頁，共103頁。氮與金屬(jnsh)作用 (一) 氮與金屬(jnsh)作用有兩種情況 1、不與氮發(fā)生作用的金屬(jnsh)，即不能熔解氮又不形成氮化物，可用N作為保護氣體。例：

10、 2、與氮發(fā)生作用的金屬(jnsh)，即能溶解氮又能形成氮化物，這種情況下就要防止焊縫金屬(jnsh)的氮化。例： （二）氮對焊接質(zhì)量的影響 1) 時效脆化 2) 氣孔 3) 有利一面 ：可作為合金元素加入鋼中，一般指高合金鋼 。第15頁/共102頁第十五頁，共103頁。氫的溶解(rngji)(rngji)機構(gòu) 焊接區(qū)為氫可以處于分子、原子(yunz)和離子狀態(tài) 1).氫以原子形式溶入2).以 溶入 3).以 溶入 OHH第16頁/共102頁第十六頁，共103頁。的影響的影響(yngxing)因素因素氫與金屬作用的特點(tdin)，把金屬分為兩類 與氫形成穩(wěn)定氫化物的金屬 不與氫形成穩(wěn)定氫化物

11、的金屬 合金元素的影響 ：氫在鐵中溶解度受合金元素影響 bairNTVTZ.0.MCCNFraie第17頁/共102頁第十七頁，共103頁。氫對焊接質(zhì)量(zhling)的影響 暫態(tài)現(xiàn)象：脆化、白點、經(jīng)時效、熱處理可消除(xioch) 永久現(xiàn)象：氣孔、改變組織、顯微斑點、冷裂紋、不可消除(xioch) 氫脆 氫在室溫附近， 氫溶解在金屬晶格中，引起鋼的塑性嚴重下降現(xiàn)象 第18頁/共102頁第十八頁，共103頁。熔渣與金屬熔渣與金屬(jnsh)(jnsh)的作用的作用 熔渣：電焊條藥皮，焊劑溶化形熔渣：電焊條藥皮，焊劑溶化形成的金屬及非金屬氧化物及復(fù)合物。成的金屬及非金屬氧化物及復(fù)合物。 一、焊接

12、熔渣一、焊接熔渣（一）熔渣的作用、成分及分類（一）熔渣的作用、成分及分類(fn li) 1.熔渣的作用熔渣的作用 1).機械保護作用機械保護作用 2).冶金處理作用冶金處理作用 3).改善工藝性能改善工藝性能 第19頁/共102頁第十九頁，共103頁。2.熔渣的成分熔渣的成分(chng fn)和分和分類類 1).熔渣成分：大體熔渣成分：大體(dt)由氧由氧化物、氯化物、氟化物、硼酸化物、氯化物、氟化物、硼酸鹽類組成是多種化學(xué)組成的復(fù)鹽類組成是多種化學(xué)組成的復(fù)雜體系。雜體系。 2).熔渣分為三類熔渣分為三類 第一類第一類 氧化物型氧化物型 第二類第二類 鹽鹽氧化物型氧化物型 第三類第三類 鹽型鹽

13、型 第20頁/共102頁第二十頁，共103頁。合金過渡的目的合金過渡的目的(md)(md)及方式及方式（一）目的（一）目的(md):(md):補嘗補嘗; ;改善改善; ;特特殊性能殊性能（二）方式：（二）方式：1. 1.應(yīng)用合金焊絲或帶應(yīng)用合金焊絲或帶極極 2. 2.應(yīng)用藥芯焊絲應(yīng)用藥芯焊絲或藥芯焊條或藥芯焊條 3. 3.應(yīng)用合應(yīng)用合金藥皮或粘結(jié)焊劑金藥皮或粘結(jié)焊劑 4. 4.應(yīng)用合金粉未應(yīng)用合金粉未第21頁/共102頁第二十一頁，共103頁。第二章第二章 焊接焊接(hnji)(hnji)材料材料焊條的牌號焊條的牌號 以結(jié)構(gòu)鋼為例：牌號以結(jié)構(gòu)鋼為例：牌號,編制法。結(jié)編制法。結(jié)XXX,結(jié)為結(jié)結(jié)為

14、結(jié)構(gòu)鋼焊條；第構(gòu)鋼焊條；第3個數(shù)字：表藥皮類型個數(shù)字：表藥皮類型,焊接電流焊接電流要求；第要求；第1、2數(shù)數(shù):代表焊縫代表焊縫(hn fn)金屬抗金屬抗拉強度拉強度 。第22頁/共102頁第二十二頁，共103頁。以結(jié)構(gòu)鋼為例，型號編制法為字母“E”表示焊條，第一、二位表示熔敷金屬最小抗拉強度(kn l qin d)，第三位數(shù)字表示焊條的焊接位置，第三、四位數(shù)字表示焊接電流種類及藥皮類型。第23頁/共102頁第二十三頁，共103頁。焊條焊條(hntio)的組成的組成、 焊芯焊絲作用：導(dǎo)電、填充(tinchng)金屬 焊芯材料有選擇性:用量最多的是H08、H08A，還有H08E。 2、 藥皮作用：

15、機械保護作用、冶金處理作用、工藝性能良好 第24頁/共102頁第二十四頁，共103頁。焊條(hntio)的工藝性能1.焊接電弧的弧定性(穩(wěn)弧性) 控制低氫型焊條穩(wěn)弧性方法：a)CaCO3/CaF2比例控制并加入K1.62.5、K2CO3 K0G0，結(jié)晶界面呈平面型。，結(jié)晶界面呈平面型。第37頁/共102頁第三十七頁，共103頁。2、 胞狀結(jié)晶(jijng)產(chǎn)生(chnshng)條件：過冷度很小。特征：斷面六角形，細胞或蜂窩狀。第38頁/共102頁第三十八頁，共103頁。3、胞狀樹枝結(jié)晶 產(chǎn)生條件：過冷度稍大。特征(tzhng)：主干四周伸出短小二次橫枝，縱向樹枝晶斷面胞狀。第39頁/共102頁

16、第三十九頁，共103頁。4 4、 樹枝狀結(jié)晶產(chǎn)生條件：過冷度較大。特征：主枝長，主枝向四周伸出二次橫枝，并能得到(d do)(d do)很好的生長。第40頁/共102頁第四十頁，共103頁。5、等軸晶產(chǎn)生條件：過冷度大。特征：結(jié)晶(jijng)前沿長出粗大樹枝晶，液相內(nèi)，可自發(fā)生核，形成自由長大的等軸樹枝晶。 第41頁/共102頁第四十一頁，共103頁?；瘜W(xué)不均勻性：結(jié)晶過程中化學(xué)成分的一 種偏析現(xiàn)象。偏析：在熔池進行結(jié)晶的過程中，由于(yuy)冷卻速度很快，已凝固的焊縫金屬中化學(xué)成分來不及擴散，合金元素的分布是不均勻的，出現(xiàn)所謂偏析現(xiàn)象 1.顯微偏析：枝晶偏析指晶粒邊界或一個晶粒內(nèi)部亞晶界或

17、樹枝 狀晶的晶枝之間的偏析。 2、宏觀偏析（區(qū)域偏析）指焊縫邊緣到焊縫中心，宏觀上的成分不均勻性，焊縫金屬以柱狀晶長大，把雜質(zhì)推向熔池中心，中心雜質(zhì)濃度逐漸升高，使最后凝固的部位發(fā)生較嚴重的偏析.第42頁/共102頁第四十二頁，共103頁。3.3.層狀偏析層狀偏析由于化學(xué)成分分布不均勻引起分層現(xiàn)象。焊縫橫斷面經(jīng)浸蝕之后，可以看到顏色由于化學(xué)成分分布不均勻引起分層現(xiàn)象。焊縫橫斷面經(jīng)浸蝕之后，可以看到顏色(yns)(yns)深淺不同的分層結(jié)深淺不同的分層結(jié)構(gòu)形態(tài)稱為結(jié)晶層。構(gòu)形態(tài)稱為結(jié)晶層。1 1）特征）特征 (1) (1)晶粒主軸與層狀線垂直晶粒主軸與層狀線垂直, , 越先靠近熔合線處越清析，遠

18、離熔合線不清晰，線距越寬。越先靠近熔合線處越清析，遠離熔合線不清晰，線距越寬。(2)(2)層狀線與熔合線輪廓相似，但層與層的間距并不相等。層狀線與熔合線輪廓相似，但層與層的間距并不相等。第43頁/共102頁第四十三頁，共103頁。(3)層狀線的存在，一般相溶質(zhì)(特別是硫)的不均勻分布有重要關(guān)系?？蓪⒚恳粋€結(jié)晶層大體區(qū)分為三個小區(qū)域： 初始區(qū) 溶質(zhì)富集區(qū)，即溶質(zhì)成分高于平均濃度的區(qū)域。在侵蝕照片上呈最暗黑的顏色(yns)。 中間區(qū) 為平均濃度區(qū)，是結(jié)晶層中最寬的一段其特征為溶質(zhì)成分均勻，顏色(yns)稍暗。 結(jié)尾區(qū) 為溶質(zhì)貧化區(qū)，即溶質(zhì)成分低于平均濃度的區(qū)域，顏色(yns)最為淺淡。（）層狀線不

19、是連續(xù)的，是間斷的鏈狀偏析帶第44頁/共102頁第四十四頁，共103頁。焊縫焊縫(hn fn)(hn fn)固態(tài)相變固態(tài)相變 一、低碳鋼焊縫的固態(tài)相變組織一、低碳鋼焊縫的固態(tài)相變組織 低碳鋼焊縫組織：低碳鋼焊縫組織：F F少量少量P P過熱時產(chǎn)生過熱時產(chǎn)生W(W(魏氏魏氏(wi sh)(wi sh)組組織織) )。改善組織條件：改善組織條件：1)多層焊：使焊縫獲得細小和少量珠光多層焊：使焊縫獲得細小和少量珠光體，使柱狀晶組織破壞。體，使柱狀晶組織破壞。2 )2 )焊后熱處理：加熱，柱狀晶消失。焊后熱處理：加熱，柱狀晶消失。3)3)冷卻速度：冷卻速度冷卻速度：冷卻速度，硬度，硬度第45頁/共10

20、2頁第四十五頁，共103頁。焊縫焊縫(hn fn)(hn fn)中鐵素體的類型中鐵素體的類型 （1）粒界鐵素體(GBF)(先共析鐵素體PF) （2）側(cè)板條鐵素體（FSP） FSPFerrite Side Plate（3）針狀鐵素體（AF） AF-Acicular Ferrite （4）細晶鐵素體(FGF)、(貝氏體鐵素體)第46頁/共102頁第四十六頁，共103頁。1 1、氫氣、氫氣(qn q)(qn q)孔孔 特征：多出現(xiàn)在焊縫表面，斷面形狀多為螺釘狀，從焊縫表面看呈園喇叭口特征：多出現(xiàn)在焊縫表面，斷面形狀多為螺釘狀，從焊縫表面看呈園喇叭口形，氣孔的四周有光滑形，氣孔的四周有光滑(gung

21、hu)(gung hu)內(nèi)壁。有個別殘存在內(nèi)部，以小圓球狀內(nèi)壁。有個別殘存在內(nèi)部，以小圓球狀存在。存在。 產(chǎn)生原因：焊接過程中，熔池金屬吸收大量的氫氣，在冷卻和結(jié)晶過程中，產(chǎn)生原因：焊接過程中，熔池金屬吸收大量的氫氣，在冷卻和結(jié)晶過程中，氫的溶解度發(fā)生了急劇下降，熔池冷卻速度快，來不及逸出，殘存在內(nèi)部，發(fā)氫的溶解度發(fā)生了急劇下降，熔池冷卻速度快，來不及逸出，殘存在內(nèi)部，發(fā)生了氫的過飽和，使焊縫中形成具有喇叭口形的表面氣孔。生了氫的過飽和，使焊縫中形成具有喇叭口形的表面氣孔。 第47頁/共102頁第四十七頁，共103頁。2 2、COCO氣孔氣孔(qkng) (qkng) 特征：焊縫內(nèi)部，條蟲狀，

22、表面光滑。特征：焊縫內(nèi)部，條蟲狀，表面光滑。 產(chǎn)生原因：高溫冶金反應(yīng)。產(chǎn)生原因：高溫冶金反應(yīng)。COCO不溶于不溶于液態(tài)金屬，在高溫時，液態(tài)金屬，在高溫時，COCO以氣泡的形以氣泡的形式猛烈地逸出，但熔池結(jié)晶時，式猛烈地逸出，但熔池結(jié)晶時，COCO不易逸出。此反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，促不易逸出。此反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，促使使(csh)(csh)結(jié)晶速度加快，結(jié)晶速度加快，COCO形成氣形成氣泡不能逸出，沿結(jié)晶方向形成條蟲形氣泡不能逸出，沿結(jié)晶方向形成條蟲形氣孔?？?。第48頁/共102頁第四十八頁，共103頁。二、氣孔形成二、氣孔形成(xngchng)(xngchng)機機理理 氣孔的形成：生核氣孔的形成：生核

23、-長大長大-逸出：逸出： 1 1）浮出：無氣孔）浮出：無氣孔 2 2）浮不出：氣孔）浮不出：氣孔1 1、 氣泡的生核氣泡的生核具備條件：液態(tài)金屬中有過飽和的氣體具備條件：液態(tài)金屬中有過飽和的氣體 要消耗要消耗(xioho)(xioho)一定的能量一定的能量 第49頁/共102頁第四十九頁，共103頁。焊縫焊縫(hn fn)(hn fn)性能控制性能控制在焊接工作中用于改善焊縫金屬性能的途徑很多，但主要在焊接工作中用于改善焊縫金屬性能的途徑很多，但主要(zhyo)(zhyo)是焊縫的固溶強化、變質(zhì)處理（微合金是焊縫的固溶強化、變質(zhì)處理（微合金化）和調(diào)整焊接工藝化）和調(diào)整焊接工藝 。、。、第50頁

24、/共102頁第五十頁，共103頁。焊縫焊縫(hn fn)(hn fn)金屬的固溶強化和金屬的固溶強化和變質(zhì)處理變質(zhì)處理 對于低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊縫金屬，最有害的脆化元素是S，P，N，o，H，必須加以限制。鐵素體化元素與奧氏體化元素的影響有些差異。一般來說，鐵素體化元素對韌性不太有利，強化作用越強烈，對韌性越有害。奧氏體化元素中c的作用最為不利(bl)；而Mn與Ni則在相當大的含量范圍內(nèi)有利于改善焊縫韌性。 Mn、Si固溶強化 Ti、B變質(zhì)處理 V、Nb、Mo二者兼有。第51頁/共102頁第五十一頁，共103頁。第四章 焊接(hnji)熱影響區(qū)組織和性能 熱影響區(qū)：熔焊中，在熱源的作用下焊縫兩側(cè)的金

25、屬( jnsh)區(qū)域發(fā)生組織和性能上的改變“熱影響區(qū)”或“近縫區(qū)”。 第52頁/共102頁第五十二頁，共103頁。焊接熱循環(huán):在焊接熱流(rli)作用時,焊件上某一點P的溫度隨時間的變化過程焊接熱循環(huán)的主要參數(shù) 1.加熱速度(H) 2.加熱的最高溫度(Tm): 3.在相變溫度以上的停留時間(tH) ：4.冷卻速度(c)或冷卻時間:第53頁/共102頁第五十三頁，共103頁。多層焊熱循環(huán)的特點(tdin) 多層焊主要考慮焊道層數(shù)和層間溫度。 層間溫度：多層焊時，開始焊接后一焊層時前一層焊道所具有的最低溫度即為層間溫度。對后一焊道面言，前一焊道具有預(yù)熱作用，層間溫度相當開預(yù)熱溫度；對前一焊道來說，

26、后一焊道應(yīng)該起后熱作用，產(chǎn)生(chnshng)一定熱處理效果。第54頁/共102頁第五十四頁，共103頁。焊接熱循環(huán)條件下的金屬焊接熱循環(huán)條件下的金屬(jnsh)(jnsh)組織轉(zhuǎn)變特組織轉(zhuǎn)變特點點 1.加熱溫度高 2.加熱速度快 3.高溫停留時間短 4.自然冷卻(lngqu) 5.局部加熱 第55頁/共102頁第五十五頁，共103頁。焊接熱影響焊接熱影響(yngxing)(yngxing)區(qū)的組織分區(qū)的組織分布布焊接(hnji)結(jié)構(gòu)鋼： 根據(jù)熱處理特性不同分為兩類: 淬火鋼,不易淬火鋼,第56頁/共102頁第五十六頁，共103頁。1. 1.不易淬火鋼不易淬火鋼: :如低碳鋼如低碳鋼, ,某些

27、不易淬硬的低合金鋼某些不易淬硬的低合金鋼, ,如如16Mn.15MoV.15MnTi16Mn.15MoV.15MnTi等等 1).1).熔合區(qū)熔合區(qū) 2).2).過熱過熱(u r)(u r)區(qū)區(qū) 3).3).相變重結(jié)晶區(qū)相變重結(jié)晶區(qū) 4).4).不完全重結(jié)晶區(qū)不完全重結(jié)晶區(qū) 對于低碳鋼對于低碳鋼, ,一些淬硬傾向一些淬硬傾向不大的鋼不大的鋼16Mn.15MnTi16Mn.15MnTi等等) )除過熱除過熱(u r)(u r)區(qū)外區(qū)外其它各區(qū)組織基本相同其它各區(qū)組織基本相同. . 低碳鋼過熱低碳鋼過熱(u r)(u r)區(qū)主要是魏氏組織區(qū)主要是魏氏組織W W第57頁/共102頁第五十七頁，共10

28、3頁。2.2.易淬火易淬火(cu hu)(cu hu)鋼鋼 此類鋼熱影響區(qū)的組織分布與母材焊前熱處理有關(guān).焊前熱處理: 退火,正火,調(diào)質(zhì)(淬火+高回火(hu hu) 1).完全淬火區(qū) 2).不完全淬火區(qū) 3).對于調(diào)質(zhì)處理的鋼(母材焊前處于調(diào)質(zhì)狀態(tài))回火(hu hu)區(qū)以下,發(fā)生不同程度的回火(hu hu)處理回火(hu hu)區(qū).組織性能變化取決于焊前調(diào)質(zhì)狀態(tài)的溫度.第58頁/共102頁第五十八頁，共103頁。焊接(hnji)熱影響區(qū)的脆化1)粗晶脆化產(chǎn)生原因:合金因素。 對于不易淬火鋼,主要(zhyo)是晶粒長大,形成粗大魏氏組織(W),易淬火鋼,產(chǎn)生脆硬的孿晶M.此區(qū)處在焊縫與母材的過渡

29、地帶,物理化學(xué)的不均勻性 。組織脆化（1）M-A組元脆化（2）析出脆化（3）遺傳脆化第59頁/共102頁第五十九頁，共103頁。3 3）.HAZ.HAZ的熱應(yīng)變的熱應(yīng)變(yngbin)(yngbin)時時效脆化效脆化(1)(1)靜應(yīng)變靜應(yīng)變(yngbin)(yngbin)時效脆化時效脆化(2)(2)動應(yīng)變動應(yīng)變(yngbin)(yngbin)時效脆化時效脆化第60頁/共102頁第六十頁，共103頁。第五章第五章焊接焊接(hnji)(hnji)裂裂紋紋第61頁/共102頁第六十一頁，共103頁。 分類(fn (fn li): li): 1、 按裂紋(li wn)分布的走向分 縱向(zn xin)

30、裂紋2 2、 按裂紋發(fā)生部位分按裂紋發(fā)生部位分 橫向裂紋 縱向裂紋 星形（弧形裂紋）焊縫金屬中裂紋 熱影響區(qū)中裂紋焊縫熱影響區(qū)貫穿裂紋第62頁/共102頁第六十二頁，共103頁。1)1)、熱裂紋、熱裂紋(li (li wn)wn)分類分類a.a.結(jié)晶裂紋：在凝固的過程結(jié)晶裂紋：在凝固的過程-結(jié)晶過程中產(chǎn)生結(jié)晶過程中產(chǎn)生b.b.高溫液化裂紋：在高溫下產(chǎn)生高溫液化裂紋：在高溫下產(chǎn)生, ,鋼材或多層焊的層間金屬含有低熔點化合物經(jīng)鋼材或多層焊的層間金屬含有低熔點化合物經(jīng)重新溶化，在收縮應(yīng)力作用重新溶化，在收縮應(yīng)力作用(zuyng)(zuyng)下下, ,沿奧氏體晶間發(fā)生開裂沿奧氏體晶間發(fā)生開裂c.c.

31、多邊化裂紋：產(chǎn)生溫度低于固相線溫度多邊化裂紋：產(chǎn)生溫度低于固相線溫度, ,存在晶格缺陷存在晶格缺陷( (位錯和空位位錯和空位),),物理化物理化學(xué)的不均勻性學(xué)的不均勻性, ,在應(yīng)力作用在應(yīng)力作用(zuyng)(zuyng)下下, ,缺陷聚集形成多邊化邊界缺陷聚集形成多邊化邊界, ,使強度塑使強度塑性下降性下降, ,沿多邊化邊界開裂沿多邊化邊界開裂, ,多發(fā)生純金屬或單相奧氏體合金焊縫。多發(fā)生純金屬或單相奧氏體合金焊縫。第63頁/共102頁第六十三頁，共103頁。冷裂紋冷裂紋(li wn)(li wn)分類：分類：a.a.延遲裂紋：特點不在焊后立即出現(xiàn)，有一段孕育期產(chǎn)生遲滯現(xiàn)象稱延遲延遲裂紋：特

32、點不在焊后立即出現(xiàn)，有一段孕育期產(chǎn)生遲滯現(xiàn)象稱延遲裂紋。裂紋。b. b.淬硬脆化裂紋（淬火裂紋）：淬硬傾向大的組織易產(chǎn)生這種裂紋（與氫淬硬脆化裂紋（淬火裂紋）：淬硬傾向大的組織易產(chǎn)生這種裂紋（與氫含量含量(hnling)(hnling)關(guān)系不大）。關(guān)系不大）。 c. c.低塑性脆化裂紋：在比較低的溫度下，由于收縮應(yīng)變超過了材料本身的低塑性脆化裂紋：在比較低的溫度下，由于收縮應(yīng)變超過了材料本身的塑性儲備產(chǎn)生的裂紋稱低塑性脆化裂紋。塑性儲備產(chǎn)生的裂紋稱低塑性脆化裂紋。第64頁/共102頁第六十四頁，共103頁。 4 4）、層狀撕裂）、層狀撕裂(s li)(s li)： 由于軋制母材內(nèi)部存在有分層的

33、夾雜物(特別是硫化物夾雜物）和焊接時產(chǎn)生的垂直軋制方向的應(yīng)力，使熱影響區(qū)附近地方產(chǎn)生呈“臺階”狀的層狀斷裂(dun li)并有穿晶發(fā)展。 第65頁/共102頁第六十五頁，共103頁。三、熱裂紋(li wn)與冷裂紋(li wn)的基本特點 裂紋裂紋熱裂紋熱裂紋冷裂紋冷裂紋產(chǎn)生溫度高溫下產(chǎn)生低溫下產(chǎn)生宏觀特征沿焊縫的軸向成縱向分布,也有橫向分布，裂口均有氧化色彩表面無光澤斷口具有發(fā)亮的金屬光澤微觀特征沿晶粒邊界分布，屬于沿晶斷裂性質(zhì)晶間斷裂，也有穿晶內(nèi)斷裂，也有晶間和穿晶混合斷裂產(chǎn)生部位焊縫、熱影響區(qū)熱影響區(qū)、焊縫本節(jié)結(jié)束(jish)第66頁/共102頁第六十六頁，共103頁。5-2 5-2 焊

34、接焊接(hnji)(hnji)熱裂紋熱裂紋 一、結(jié)晶裂紋 1、 產(chǎn)生機理 1）產(chǎn)生部位：結(jié)晶裂紋大部分都沿焊縫樹枝狀結(jié)晶的交界處發(fā)生和發(fā)展的，常見(chn jin)沿焊縫中心長度方向開裂即縱向裂紋，有時焊縫內(nèi)部兩個樹枝狀晶體之間。對于低碳鋼、奧氏體不銹鋼、鋁合金、結(jié)晶裂紋主要發(fā)生在焊縫上某些高強鋼，含雜質(zhì)較多的鋼種，除發(fā)生在焊縫之處，還出現(xiàn)在近縫區(qū)上。第67頁/共102頁第六十七頁，共103頁。2）、熔池各階段產(chǎn)生結(jié)晶(jijng)裂紋的傾向 在焊縫金屬凝固結(jié)晶的后期，低熔點共晶物被排擠在晶界，形成一種所謂的“液態(tài)薄膜”，在焊接拉應(yīng)力作用下，就可能在這薄弱地帶開裂，產(chǎn)生(chnshng)結(jié)晶裂

35、紋。 產(chǎn)生(chnshng)結(jié)晶裂紋原因：液態(tài)薄膜 拉伸應(yīng)力 液態(tài)薄膜根本原因 拉伸應(yīng)力必要條件第68頁/共102頁第六十八頁，共103頁。固液階段：這一區(qū)也固液階段：這一區(qū)也稱為稱為(chn wi)“(chn wi)“脆脆性溫度區(qū)性溫度區(qū)”即圖上即圖上a a、b b之間的溫度范圍之間的溫度范圍固相階段固相階段(jidun)(jidun)：也叫完：也叫完全凝固階段全凝固階段(jidun)(jidun)以低碳鋼焊接為例可把熔池的結(jié)晶分為以下(yxi)三個階段液固階段：（液固階段：（1 1區(qū)）區(qū)） T Tb b稱為脆性溫度區(qū)，在此區(qū)間易產(chǎn)生結(jié)晶裂紋，雜質(zhì)較少的金稱為脆性溫度區(qū)，在此區(qū)間易產(chǎn)生結(jié)晶裂

36、紋，雜質(zhì)較少的金屬屬, T, Tb b小產(chǎn)生裂紋的可能性也小，雜質(zhì)多的金屬小產(chǎn)生裂紋的可能性也小，雜質(zhì)多的金屬T Tb b大，產(chǎn)生裂紋的大，產(chǎn)生裂紋的傾向也大傾向也大 第69頁/共102頁第六十九頁，共103頁。近縫區(qū)液化近縫區(qū)液化(yhu)(yhu)裂紋裂紋 1 1、 產(chǎn)生部位及材料產(chǎn)生部位及材料 通常產(chǎn)生在母材的熱影響區(qū)的粗晶區(qū)，也可產(chǎn)生在多層焊縫的焊層之間液化裂紋通常產(chǎn)生在母材的熱影響區(qū)的粗晶區(qū)，也可產(chǎn)生在多層焊縫的焊層之間液化裂紋屬于晶間開裂屬于晶間開裂(ki li)(ki li)性質(zhì)，裂紋斷口呈典型的晶間開裂性質(zhì)，裂紋斷口呈典型的晶間開裂(ki li)(ki li)特征。特征。 2

37、2、 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因 1 1）、近縫區(qū)晶界處存在低熔點雜質(zhì)）、近縫區(qū)晶界處存在低熔點雜質(zhì) 2 2）、近縫區(qū)存在晶間液膜）、近縫區(qū)存在晶間液膜( (低熔點共晶體低熔點共晶體) ) 第70頁/共102頁第七十頁，共103頁。多邊多邊(dubin)(dubin)化裂紋化裂紋 形成條件（形成機理）形成條件（形成機理） 多邊化現(xiàn)象，焊縫金屬中存在很多高多邊化現(xiàn)象，焊縫金屬中存在很多高密度的位錯在高溫和應(yīng)力的共同作用密度的位錯在高溫和應(yīng)力的共同作用下，位錯極易運動，在不同平面上運下，位錯極易運動，在不同平面上運動的刃型位錯遇到障礙動的刃型位錯遇到障礙(zhng i)(zhng i)時時可能發(fā)生攀移，由原

38、來的水平組合變可能發(fā)生攀移，由原來的水平組合變成后來的垂直組合，即形成成后來的垂直組合，即形成“位錯壁位錯壁”就是多邊化現(xiàn)象。就是多邊化現(xiàn)象。 第71頁/共102頁第七十一頁，共103頁。2 2、特點、特點(tdin) (tdin) 1 1）、發(fā)生部位與材料）、發(fā)生部位與材料 發(fā)生在焊縫中，常見于單相奧氏鋼或純金屬的焊發(fā)生在焊縫中，常見于單相奧氏鋼或純金屬的焊縫金屬縫金屬 裂紋走向：以任意方向貫穿樹枝狀結(jié)晶裂紋走向：以任意方向貫穿樹枝狀結(jié)晶2 2）、常常伴隨有再結(jié)晶晶粒出現(xiàn)在裂紋附近，多）、常常伴隨有再結(jié)晶晶粒出現(xiàn)在裂紋附近，多邊化裂紋總是邊化裂紋總是(zn sh)(zn sh)遲于再結(jié)晶遲于

39、再結(jié)晶3 3）、裂紋多發(fā)生在重復(fù)受熱金屬中（多層焊）、裂紋多發(fā)生在重復(fù)受熱金屬中（多層焊）4 4）、斷口呈現(xiàn)出高溫低塑性斷裂）、斷口呈現(xiàn)出高溫低塑性斷裂第72頁/共102頁第七十二頁，共103頁。結(jié)晶裂紋(li wn)的影響因素冶金(yjn)因素：A 合金狀態(tài)圖的類型和結(jié)晶溫度區(qū)間 結(jié)晶裂紋傾向的大小是隨合金狀態(tài)圖結(jié)晶溫度區(qū)間的增大而增加的； B 合金元素對結(jié)晶裂紋的影響 硫化磷 碳 錳 硅 鈦 鋯和稀土 鎳 氧 ；C 結(jié)晶凝固組織形態(tài)對結(jié)晶裂紋的影響因素 晶粒越粗，柱狀晶的方向越明顯，產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的傾向就越大。力學(xué)性能：焊接時脆性溫度區(qū)間內(nèi)金屬的屬性要小于脆性溫度區(qū)間內(nèi)金屬承受的拉伸應(yīng)變，焊

40、接承受的拉伸應(yīng)力在某一溫度超過金屬的晶間強度，會產(chǎn)生裂紋 。第73頁/共102頁第七十三頁，共103頁。防止(fngzh)措施 冶金因素方面： 控制焊縫中硫 磷 碳 有害雜質(zhì)的含量；改善焊縫凝固結(jié)晶(jijng)，細化晶粒是提高抗裂性的重要途徑 工藝因素方面：焊接工藝及工藝參數(shù)；接頭形式；焊接次序 第74頁/共102頁第七十四頁，共103頁。5-3 5-3 焊接焊接(hnji)(hnji)冷裂紋冷裂紋 1.產(chǎn)生溫度產(chǎn)生溫度(wnd):Ms點附近或點附近或200300以下溫度以下溫度(wnd)區(qū)間區(qū)間 2.產(chǎn)生的鋼種和部位產(chǎn)生的鋼種和部位:發(fā)生在高碳鋼、中碳鋼、低合金、中合金高強鋼，熱影響發(fā)生在

41、高碳鋼、中碳鋼、低合金、中合金高強鋼，熱影響區(qū)合金元素多的超高強鋼、區(qū)合金元素多的超高強鋼、Ti合金發(fā)生在焊縫合金發(fā)生在焊縫 3.裂紋的走向：沿晶、穿晶裂紋的走向：沿晶、穿晶 4.產(chǎn)生時間產(chǎn)生時間:可焊后立即出現(xiàn)，也有的幾小時，幾天或更長時間可焊后立即出現(xiàn)，也有的幾小時，幾天或更長時間一、冷裂紋一、冷裂紋(li wn)(li wn)的一般的一般特征特征 第75頁/共102頁第七十五頁，共103頁。二、冷裂紋二、冷裂紋(li wn)(li wn)種類種類延遲裂紋是冷裂紋中一種最普遍的形態(tài)，它不是(b shi)焊后出現(xiàn)，因此危害性更大 延遲延遲(ynch)(ynch)裂紋三種形態(tài)裂紋三種形態(tài) ：1

42、）、焊趾裂紋縫邊裂紋 2）、焊道下裂紋3）、根部裂紋第76頁/共102頁第七十六頁，共103頁。三、延遲三、延遲(ynch)(ynch)裂紋的機理裂紋的機理 高強鋼焊接時產(chǎn)生延遲裂紋的原因主要(zhyo)是：鋼種的淬硬傾向；焊接接頭的含氫量及其分布，焊接接頭的拘束應(yīng)力。延遲裂紋的開裂過程存在這兩個不同的過程，即裂紋的起源和裂紋的擴展，擴展到一定情況下，發(fā)生斷裂，我們只從宏觀的角度闡述一下產(chǎn)生延遲裂紋的三要素。第77頁/共102頁第七十七頁，共103頁。1 1、鋼種、鋼種(gngzhng)(gngzhng)的淬硬傾向的淬硬傾向 焊接接頭的淬硬傾向主要決定于鋼種的化學(xué)成分，其次是焊接工藝，結(jié)焊接接

43、頭的淬硬傾向主要決定于鋼種的化學(xué)成分，其次是焊接工藝，結(jié)構(gòu)板厚及冷卻條件。鋼種淬硬傾向越大，越容易產(chǎn)生裂紋構(gòu)板厚及冷卻條件。鋼種淬硬傾向越大，越容易產(chǎn)生裂紋(li wn)(li wn)，其原，其原因為因為 ：1 1）、形成脆硬的馬氏體）、形成脆硬的馬氏體 2 2）、淬硬產(chǎn)生）、淬硬產(chǎn)生(chnshng)(chnshng)晶格的缺晶格的缺陷陷 第78頁/共102頁第七十八頁，共103頁。1）形成(xngchng)脆硬的馬氏體 馬氏體是碳在鐵中的過飽和固溶體，碳原子以間隙(jin x)原子存在于晶格之中，使鐵原子偏離平衡位置，晶格發(fā)生較大的畸變，致使組織處于硬化狀態(tài)。因此，當有馬氏體存在時，裂紋易

44、于形成和擴展。第79頁/共102頁第七十九頁，共103頁。 馬氏體的形狀 條狀馬氏體：含碳量小于0.3%C，呈條狀Ms點較高，在轉(zhuǎn)變后起到自行回火作用，有一定韌性 片狀馬氏體：含碳量高時，形成(xngchng)片狀馬氏體，片內(nèi)存著平行狀的孿晶，硬度高，組織脆，對裂紋敏感 組織對冷裂紋的敏感傾向 F、PBL 條狀M 上貝氏體粒狀 M-AMT 可知孿晶馬氏體對裂紋最敏感第80頁/共102頁第八十頁，共103頁。 2）淬硬產(chǎn)生(chnshng)晶格的缺陷 材料在淬硬后，會產(chǎn)生較多的晶格缺陷（淬火后出現(xiàn)的晶格缺陷主要是空位和位錯，相變應(yīng)力的作用下產(chǎn)生較多的位錯）。在焊接應(yīng)力作用下，空位與位錯發(fā)生移動聚

45、集，當達到一定濃度時，形成裂紋(li wn)源，最終擴展成為裂紋(li wn)。第81頁/共102頁第八十一頁，共103頁。2 2、氫的作用、氫的作用(zuyng) (zuyng) 氫是引起高強鋼焊接時產(chǎn)生延氫是引起高強鋼焊接時產(chǎn)生延遲裂紋的重要因素之一遲裂紋的重要因素之一, ,氫具有延氫具有延遲作用遲作用, ,由氫引起的延遲裂紋稱為由氫引起的延遲裂紋稱為(chn wi)(chn wi)氫致裂紋也稱氫誘氫致裂紋也稱氫誘發(fā)裂紋發(fā)裂紋. .氫致裂紋氫致裂紋Hydrogoundacpd Hydrogoundacpd CrackCrack第82頁/共102頁第八十二頁，共103頁。 3 3、焊接、焊接

46、(hnji)(hnji)接頭的拘束應(yīng)接頭的拘束應(yīng)力力 1 1）、焊接接頭的拘束應(yīng)力）、焊接接頭的拘束應(yīng)力 a a、熱應(yīng)力與母材焊條金屬的熱物理、熱應(yīng)力與母材焊條金屬的熱物理性質(zhì)及剛度有關(guān)性質(zhì)及剛度有關(guān) b b、組織應(yīng)力、組織應(yīng)力相變、組織比容不同相變、組織比容不同而產(chǎn)生而產(chǎn)生 c c、附加、附加(fji)(fji)應(yīng)力應(yīng)力結(jié)構(gòu)自身拘束結(jié)構(gòu)自身拘束條件所造成的應(yīng)力包括結(jié)構(gòu)的形式、條件所造成的應(yīng)力包括結(jié)構(gòu)的形式、焊縫位置、施焊的順序焊縫位置、施焊的順序 第83頁/共102頁第八十三頁，共103頁。定義：相當于為使焊接接頭根部間隙定義：相當于為使焊接接頭根部間隙(jin x)彈彈性位移單位長度時，單

47、位長度焊縫所受的力的性位移單位長度時，單位長度焊縫所受的力的大小。即定義為拘束度。符號：大小。即定義為拘束度。符號：R 2）、拘束度：表示(biosh)母材對反作用力的剛度第84頁/共102頁第八十四頁，共103頁。防止(fngzh)冷裂紋的途徑冶金方面(fngmin) ：采用優(yōu)質(zhì)的低氫高韌焊接材料 嚴格控制氫的來源 如焊前烘干焊條、焊劑，仔細清除焊件上焊接區(qū)的油污、水銹等 通過焊接材料向焊縫添加合金元素，細化焊縫晶粒，提高焊縫金屬的塑性，有利于防止冷裂 采用奧氏體焊條，奧氏體組織塑性好，可以減少焊接接頭的殘余應(yīng)力，同時，奧氏體組織的焊縫能溶解較多的氫 工藝措施方面(fngmin)：焊前預(yù)熱，

48、后熱或焊后緩冷；合適的焊接線能量；焊后熱處理。 第85頁/共102頁第八十五頁，共103頁。再熱裂紋再熱裂紋(li wn) (li wn) 定義：焊后再加熱, ,消除應(yīng)力(yngl)(yngl)退火, ,高溫工作時500600500600過程中產(chǎn)生裂紋稱再熱裂紋。一、再熱裂紋的特征一、再熱裂紋的特征 1、再熱裂紋產(chǎn)生部位：、再熱裂紋產(chǎn)生部位：近縫區(qū)的粗晶區(qū)，止裂于細晶區(qū)，沿晶間開裂，裂紋大部分晶間斷裂，沿熔合線方向在奧氏體粗晶粒邊界發(fā)展第86頁/共102頁第八十六頁，共103頁。2 2、 敏感的溫度范圍敏感的溫度范圍: :一般在一般在500500700700低于低于500500或高于或高于70

49、0,700,再加熱不易出現(xiàn)再再加熱不易出現(xiàn)再熱裂紋熱裂紋3 3、有大量、有大量(dling)(dling)的內(nèi)應(yīng)力存在，及的內(nèi)應(yīng)力存在，及應(yīng)力集中應(yīng)力集中: :在大拘束度的厚件或應(yīng)力集中在大拘束度的厚件或應(yīng)力集中部位易產(chǎn)生再熱裂紋部位易產(chǎn)生再熱裂紋4 4、易產(chǎn)生在具有沉淀強化作用的鋼材中、易產(chǎn)生在具有沉淀強化作用的鋼材中. . 晶界滑動晶界滑動微裂微裂擴展擴展裂紋裂紋第87頁/共102頁第八十七頁，共103頁。二、產(chǎn)生(chnshng)機理 一般條件一般條件 e ec e ec 產(chǎn)生裂紋產(chǎn)生裂紋 e e產(chǎn)生裂紋的晶界微觀局部的實際塑性變形量產(chǎn)生裂紋的晶界微觀局部的實際塑性變形量 ec ec：產(chǎn)

50、生裂紋的晶界微觀局部的塑性變形能力：產(chǎn)生裂紋的晶界微觀局部的塑性變形能力 e e實際塑性應(yīng)變：接頭的殘余應(yīng)力實際塑性應(yīng)變：接頭的殘余應(yīng)力(yngl)(yngl)經(jīng)再加熱產(chǎn)生應(yīng)力經(jīng)再加熱產(chǎn)生應(yīng)力(yngl)(yngl)松馳而引起，與接頭的拘束度殘余應(yīng)力松馳而引起，與接頭的拘束度殘余應(yīng)力(yngl)(yngl)，應(yīng)力，應(yīng)力(yngl)(yngl)集中有關(guān)。集中有關(guān)。 第88頁/共102頁第八十八頁，共103頁。5-5 5-5 層狀撕裂層狀撕裂(s li) (s li) 1 1、產(chǎn)生的部位和形狀、產(chǎn)生的部位和形狀 宏觀形狀：在外觀上具有階梯狀的形式，由基本上平行于軋制方向表面宏觀形狀：在外觀上具有階

51、梯狀的形式，由基本上平行于軋制方向表面的平臺與大體上垂直于平臺的剪切壁所組成。的平臺與大體上垂直于平臺的剪切壁所組成。 微觀形狀：掃描電鏡觀察低倍下：斷口表面呈典型的木紋狀，是層層平微觀形狀：掃描電鏡觀察低倍下：斷口表面呈典型的木紋狀，是層層平臺在不同高度分布臺在不同高度分布(fnb)(fnb)的結(jié)果的結(jié)果 部位：母材或熱影響區(qū)部位：母材或熱影響區(qū) 一、特征一、特征(tzhng)及及危害性危害性 第89頁/共102頁第八十九頁，共103頁。 種類種類 依產(chǎn)生部位分依產(chǎn)生部位分: : 第一類是在焊接熱影響第一類是在焊接熱影響區(qū)焊趾或焊根區(qū)焊趾或焊根 冷裂冷裂紋誘發(fā)而形成層狀措裂；紋誘發(fā)而形成層狀

52、措裂； 第二類熱影響區(qū)沿夾雜第二類熱影響區(qū)沿夾雜(jiz)(jiz)開裂；開裂； 第三類遠離熱影響區(qū)母第三類遠離熱影響區(qū)母材中沿夾雜材中沿夾雜(jiz)(jiz)開開裂裂MnSMnS片狀夾雜片狀夾雜(jiz)(jiz)較多。較多。第90頁/共102頁第九十頁，共103頁。二、形成機理及影響(yngxing)因素 ( 一 ) 、 層 狀 撕 裂 的 形 成(xngchng)過程1、厚板結(jié)構(gòu)中焊接時剛性拘束條件下，產(chǎn)生較大的Z向應(yīng)力和應(yīng)變，當應(yīng)變達到超過材料的形變能力之后，夾雜物與金屬基體之間弱結(jié)合面發(fā)生脫離，形成顯微裂紋，裂紋尖端的缺口效應(yīng)造成應(yīng)力、應(yīng)變的集中，迫使裂紋沿自身所處的平面擴展(ku

53、zhn)，把同一平面而相鄰的一群夾雜物連成一平，形成所謂的“平面”。 第91頁/共102頁第九十一頁，共103頁。2 2、與此同時相鄰近的兩個平臺之間的裂、與此同時相鄰近的兩個平臺之間的裂紋尖端處，在應(yīng)力應(yīng)變影響下在剪切應(yīng)紋尖端處，在應(yīng)力應(yīng)變影響下在剪切應(yīng)力作用下發(fā)生剪切斷裂力作用下發(fā)生剪切斷裂(dun li)(dun li)，形，形成成“剪切壁剪切壁“，這些平臺和剪切壁在一，這些平臺和剪切壁在一起，構(gòu)成層狀撕裂所持有的階梯形狀。起，構(gòu)成層狀撕裂所持有的階梯形狀。第92頁/共102頁第九十二頁，共103頁。(二)、影響(yngxing)因素 1、非金屬夾雜(jiz)物的種類2、焊接Z向應(yīng)力 3

54、、母材性能 熱影響區(qū)產(chǎn)生淬硬組織、塑性下降; 加熱150350出現(xiàn)應(yīng)變時效，塑性、韌性下降4、氫的作用 氫集聚發(fā)生在夾雜(jiz)物和基體界面上的氫脆引起層狀撕裂第93頁/共102頁第九十三頁，共103頁。四、防止(fngzh)措施 ( (一一) )選擇母材選擇母材 1 1 精煉鋼精煉鋼 2 2、控制夾雜、控制夾雜(jiz)(jiz)物物 冶煉降低雜質(zhì)，脫冶煉降低雜質(zhì)，脫S S加加TiTi、ZrZr或稀土元或稀土元素，促使夾雜素，促使夾雜(jiz)(jiz)物破碎、物破碎、球化球化( (成本高成本高) ) ( (二二) )設(shè)計和工藝措施設(shè)計和工藝措施1、 改變接頭形式、降低焊接(hnji)應(yīng)力2、 應(yīng)盡量避免單