焊接冶金學(xué)及金屬

材料焊接主編吳金杰（第二版）課題一

焊縫中氣孔的防止課題二

焊縫中夾雜物的防止課題三

焊接裂紋的分類及其基本特征課題四

焊接熱裂紋的防止課題五

焊接冷裂紋的防止課題六

其他焊接裂紋的防止模塊四焊接冶金缺陷的防止課題一

焊縫中氣孔的防止一、氣孔的分類及影響因素

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1.析出型氣孔

因溶解度差而造成過飽和狀態(tài)的氣體的析出所形成的氣孔，稱為析出型氣孔。這類氣體主要是由外部侵入熔池的氫和氮。

2.反應(yīng)型氣孔由于冶金反應(yīng)而生成所謂反應(yīng)性氣體，這類氣體主要是一氧化碳、水蒸氣，均為不溶于金屬的氣體。由這類反應(yīng)性氣體所造成的氣孔，稱為反應(yīng)型氣孔。

課題一

焊縫中氣孔的防止（二）影響氣孔形成的因素1.氣體的來源

（1）焊接區(qū)周圍的空氣侵人熔池空氣的侵入是焊縫產(chǎn)生氮?dú)饪椎闹匾颉?/p>

（2）焊接材料吸潮空氣中的水分非常容易吸附在焊接材料上，特別是焊條和焊劑。焊接材料吸潮是氫氣孔產(chǎn)生的重要原因之一。

（3）工件及焊絲表面物質(zhì)的作用課題一

焊縫中氣孔的防止

2.母材對氣孔的影響金屬導(dǎo)熱性好，會造成接頭具有較大的冷卻速度，于是提高了熔池的結(jié)晶速度，從而增大了氣孔的敏感性。液態(tài)金屬的粘度對氣孔影響也很大，液態(tài)金屬迅速進(jìn)入結(jié)晶階段后，由于粘度急劇增大，氣泡浮出困難，易于形成氣孔。由于氣體密度遠(yuǎn)小于液態(tài)金屬的密度，因而氣泡的浮出速度主要取決于液態(tài)金屬的密度，其值越小，氣泡浮出速度越小。因此，低密度金屬(如鋁、鎂等)焊接時易于產(chǎn)生氣孔。

課題一

焊縫中氣孔的防止

3.焊接材料對氣孔的影響（1）熔渣氧化性的影響當(dāng)熔渣的氧化性增大時，則由一氧化碳引起氣孔的傾向增加；相反，當(dāng)熔渣的還原性增大時，則氫氣孔的傾向增加。（2）焊條藥皮和焊劑的影響一般堿性焊條藥皮中均含有一定量的螢石(CaF2)，焊接時它直接與氫發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生大量的HF，這是一種穩(wěn)定的氣體化合物，即使高溫也不易分解。由于大量的氫被HF占據(jù)，因此可以有效地降低氫氣孔的傾向。（3）保護(hù)氣體的影響從防止氣孔產(chǎn)生的角度考慮，活性氣體優(yōu)于惰性氣體。因為活性氣體可以促使降低氫的分壓和限制溶氫，同時還能降低液態(tài)金屬的表面張力，增大其活性，有利于氣體的排除。

課題一

焊縫中氣孔的防止

（4）焊絲成分的影響在許多情況下，希望形成充分脫氧的條件，以抑制反應(yīng)性氣孔的生成。

4.焊接工藝對氣孔的影響（1）焊接工藝是通過影響電弧周圍氣體向熔融金屬中的溶入及熔池中氣體的逸出而對氣孔的形成產(chǎn)生影響的。電弧不穩(wěn)定或失去正常保護(hù)作用，均促使增大外在氣體的溶入，從而增大氣孔的傾向。（2）電源的種類、極性和所用焊接參數(shù)對氣孔的形成也有重要影響。一般來講，交流焊接時的氣孔傾向大于直流焊，直流正接時的氣孔傾向大于直流反接，降低電孤電壓可以減小氣孔傾向。

課題一

焊縫中氣孔的防止（3）熔池存在時間對氣體的溶入與排出有明顯的影響。存在時間長有利于氣體排出，但也會增加氣體的溶人。對于反應(yīng)性氣體而言，顯然應(yīng)著眼于創(chuàng)造有利的排除條件，即應(yīng)適當(dāng)增大熔池的存在時間。因此，增大熱輸入是有利的，適當(dāng)預(yù)熱也是有利的。對于氫和氮等析出性氣體而言，既要考慮氣體的溶人，也要考慮氣體的逸出。二、氮?dú)饪椎姆乐?/p>

1.加強(qiáng)焊接區(qū)的保護(hù)

2.合理確定焊接工藝

1)盡量采用短弧焊接；

2)增大焊接電流。增大焊接電流可增加熔滴過渡頻率，縮短熔滴與空氣作用時間，因而焊縫中含氮量可減少；

3）能用直流焊就不采用交流焊，能用直流反接就不采用直流正接。

課題一

焊縫中氣孔的防止

3.冶金處理在焊絲或藥皮中增加碳含量，可以減低產(chǎn)生氮?dú)饪椎拿舾行?。這是由于①碳能降低氮在鐵中的溶解度，減少焊縫中的含氮量；②碳氧化生成的CO、CO2加強(qiáng)了焊接區(qū)的保護(hù)作用和降低氮的分壓；③碳氧化時引起的熔池沸騰也有利于氮的逸出。三、氫氣孔的防止

1.控制氫的來源（1）對焊接材料必須防潮與烘干一般對堿性焊條烘干溫度為350～450℃，酸性焊條為200℃。（2）嚴(yán)格清理焊件嚴(yán)格清理工件及焊絲表面的鐵銹、油污等。

課題一

焊縫中氣孔的防止

2.冶金處理（1）增加藥皮或焊劑中的氟化物，例如螢石。（2）增強(qiáng)氣相中的氧化性或增加熔池中的含氧量，都能使氫轉(zhuǎn)變成OH，而OH不溶于液態(tài)金屬，達(dá)到減少焊縫金屬中氫溶解的目的，最終消除氫氣孔。

3.控制焊接工藝參數(shù)

（1）焊條電弧焊時，適當(dāng)降低焊接電流。因為電流降低時，熔滴變粗，比表面積減小，熔滴吸氫量較少。（2）在可能的情況下，盡量選擇直流反接。因為氫是以質(zhì)子的形式向液態(tài)金屬中溶解的。課題一

焊縫中氣孔的防止四、一氧化碳?xì)饪椎姆乐?/p>

1.限制焊絲中的含碳量

2.采取冶金措施（1）通常在焊絲中添加Si、Mn等脫氧元素，減少氧化氣氛，防止CO氣孔生成。（2）在藥皮或焊劑中增加SiO2

、TiO2等的含量。由于這些氧化物可與FeO生成復(fù)合物FeO?SiO2和FeO?TiO2，使FeO減少，從而減少產(chǎn)生CO氣孔的可能。

3.合理確定焊接工藝盡量采用短弧焊接；焊接時，焊接規(guī)范要保持穩(wěn)定。課題一

焊縫中氣孔的防止五、實例

1.鋁及鋁合金焊接

2.CO2氣體保護(hù)焊課題一

焊縫中氣孔的防止鋁及鋁合金焊接氣孔的分布特征(a)皮下氣孔(b)密集氣孔工件焊接后出的氣孔一、夾雜物的種類及危害回目錄課題二焊縫中夾雜物的防止（二）夾雜物的基本特征

1.在熔融狀態(tài)由于表面張力的作用形成的滴狀夾雜物，凝固后一般呈球狀存在；

2.具有較規(guī)則的結(jié)晶形狀；

3.形成復(fù)合夾雜物；

4.呈連續(xù)或斷續(xù)的形式沿著晶粒邊界分布；

5.按夾雜物的變形性不同，可分為塑性夾雜物、脆性夾雜物及點(diǎn)狀夾雜物；

6、根據(jù)夾雜物的大小，分為尺寸小于0.2μm的超顯微夾雜物，0.2～100μm的顯微夾雜物和大于100μm的大型夾雜物。課題二焊縫中夾雜物的防止（三）夾雜物的危害

1.氧化物夾雜降低焊縫強(qiáng)度、塑性、韌性；

2.氮化物夾雜會使焊縫的硬度增高，塑性、韌性急劇下降。

3.FeS多在晶界析出，并與Fe或FeO形成低熔點(diǎn)（988℃）共晶，從而為產(chǎn)生熱裂紋創(chuàng)造了條件。課題二焊縫中夾雜物的防止二、焊縫中夾雜物的控制

1.嚴(yán)格控制母材和焊材中的雜質(zhì)含量。2.合理選擇焊條或焊劑，以保證充分脫氧、脫硫。

3.注意工藝操作。課題二焊縫中夾雜物的防止課題二焊縫中夾雜物的防止三、實例

1.16Mn鋼埋弧焊焊縫中的點(diǎn)（球）狀硅酸鹽夾雜物如圖所示。(a)SEM下觀察到得球狀夾雜物，1000×(b)0,Si、Mn的線掃描，4000×埋弧焊焊縫中的點(diǎn)（球）狀夾雜物

2.如圖是在金相顯微鏡下拍攝的焊縫中典型的非金屬夾雜物形貌。課題二焊縫中夾雜物的防止非金屬夾雜物形貌

3.埋弧焊時，焊縫的夾渣還與工件的裝配情況和焊接工藝有關(guān)。課題二焊縫中夾雜物的防止(a)焊道與坡口熔合情況對脫渣的影響(b)脫渣困難焊道與坡口熔合情況對脫渣的影響(a)脫渣容易(b)脫渣困難多層焊時焊道大小對脫渣的影響一、焊接裂紋的危害（1）減少了焊接接頭的工作截面，因而降低了焊接結(jié)構(gòu)的承載能力；（2）構(gòu)成了嚴(yán)重的應(yīng)力集中；（3）造成泄漏；（4）表面裂紋能藏垢納污，容易造成或加速結(jié)構(gòu)腐蝕。（5）留下隱患，使結(jié)構(gòu)變得不可靠?；啬夸浾n題三焊接裂紋的分類及其基本特征二、焊接裂紋的分類從裂紋的分布形態(tài)及其產(chǎn)生機(jī)理兩方面劃分，參見圖所示:課題三焊接裂紋的分類及其基本特征

1.按裂紋的走向分課題三焊接裂紋的分類及其基本特征縱向裂紋①橫向裂紋②縱向裂紋③星形（弧形裂紋）2.按裂紋產(chǎn)生的區(qū)域分（1）焊縫中裂紋

（2）熱影響區(qū)中裂紋

（3）熔合區(qū)裂紋

3.按裂紋出現(xiàn)的位置分

課題三焊接裂紋的分類及其基本特征（1）焊縫根部裂紋（2）熱影響區(qū)根部裂紋（3）焊趾裂紋（4）焊道下裂紋（5）弧坑裂紋

4.按裂紋產(chǎn)生的機(jī)理分（1）熱裂紋（高溫裂紋）

1）結(jié)晶裂紋

2）液化裂紋

3）多邊化裂紋多邊化裂紋的特點(diǎn)是：①在焊縫金屬中裂紋的走向與一次結(jié)晶并不一致，常以任意方向貫穿于樹枝狀結(jié)晶中；②裂紋多發(fā)生在重復(fù)受熱的多層焊層間金屬及熱影響區(qū)中，其位置并不靠近熔合區(qū)；③裂紋附近常伴隨有再結(jié)晶晶粒出現(xiàn)；④斷口無明顯的塑性變形痕跡，呈現(xiàn)高溫塑性開裂特征。（2）冷裂紋

1)淬硬脆化裂紋

2)低塑性脆化裂紋

3)延遲裂紋課題三焊接裂紋的分類及其基本特征HAZ液化裂紋結(jié)晶裂紋多邊化裂紋課題三焊接裂紋的分類及其基本特征三種冷裂紋分布示意圖1-焊趾裂紋2-根部裂紋3-焊道下裂紋（3）再熱裂紋（4）層狀撕裂（5）應(yīng)力腐蝕裂紋應(yīng)力腐蝕裂紋課題三焊接裂紋的分類及其基本特征一、焊縫中的結(jié)晶裂紋及防治（一）結(jié)晶裂紋及其產(chǎn)生的機(jī)理

特征：結(jié)晶裂紋又稱凝固裂紋，是熱裂紋中一種普遍的形態(tài)。結(jié)晶裂紋只產(chǎn)生在焊縫中，多呈縱向分布在焊縫中心。

機(jī)理：焊縫金屬在結(jié)晶固-液階段，已結(jié)晶的固相占主要部分，尚未結(jié)晶的液態(tài)金屬（主要是那些低熔點(diǎn)共晶物，如Fe-FeS）在晶粒之間形成液態(tài)薄膜。在冷卻收縮所引起的拉伸應(yīng)力作用下，就沿晶粒邊界處分離形成結(jié)晶裂紋。

回目錄課題四焊接熱裂紋的防止結(jié)晶裂紋課題四焊接熱裂紋的防止

（二）影響結(jié)晶裂紋的因素

1.冶金因素對結(jié)晶裂紋的影響（1）合金狀態(tài)圖的類型和結(jié)晶溫度區(qū)間焊接結(jié)晶裂紋傾向的大小是隨合金狀態(tài)圖結(jié)晶溫度區(qū)間的增大而增大。隨著合金元素的增加，結(jié)晶溫度區(qū)間也隨之增大，見圖（a），同時脆性溫度區(qū)間的范圍也增大（有陰影部分），因此結(jié)晶裂紋的傾向也是增加的。

課題四焊接熱裂紋的防止結(jié)晶溫度區(qū)間與裂紋傾向的關(guān)系（B為某合金元素）（2）合金元素對產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的影響

1）Mn、S和P硫和磷在各類鋼中幾乎都會增加結(jié)晶裂紋的傾向，即使是微量存在，也會使結(jié)晶區(qū)間大為增加，在鋼的各種元素中偏析系數(shù)最大，所以在鋼中都極易引起結(jié)晶偏析，導(dǎo)致結(jié)晶裂紋的產(chǎn)生。同時硫和磷在鋼中還能形成許多低熔點(diǎn)化合物或低熔點(diǎn)共晶物。硫和磷幾乎對各種裂紋都比較敏感。在一定含碳量的條件下，隨著含碳量的增加，裂紋傾向增大；隨著含錳量的增加，裂紋傾向降低；隨著含碳量的增加，硫的有害作用加劇。課題四焊接熱裂紋的防止

2）C碳是鋼中影響結(jié)晶裂紋的主要元素，并能加劇其它元素的有害作用。因為碳極易發(fā)生偏析，和鋼中某些其他元素形成低熔點(diǎn)共晶物，其次，碳會降低硫在鐵中的溶解度，而促成硫與鐵化合生成FeS，因而形成的Fe-FeS的低熔點(diǎn)共晶量隨之增多，兩者均促使在鋼中形成結(jié)晶裂紋。

3）Si和Ni硅是δ相形成元素，少量硅有利于提高抗裂性能，但當(dāng)硅含量超過0.4%時，會因形成硅酸鹽夾雜而降低焊縫金屬的抗裂性能。鎳是熱裂紋敏感性很高的元素，鎳在低合金鋼中易與硫形成低熔點(diǎn)共晶，因此會引起結(jié)晶裂紋的產(chǎn)生。課題四焊接熱裂紋的防止

4）Ti、Zr和RE鈦、鋯和鑭等稀土元素能形成高熔點(diǎn)的硫化物。有消除結(jié)晶裂紋的有利作用。（3）一次結(jié)晶組織對熱裂紋的影響焊縫一次結(jié)晶組織的晶粒度越大，結(jié)晶的方向性越強(qiáng)，就越容易促使雜質(zhì)偏析，在結(jié)晶后期就容易形成連續(xù)的液態(tài)共晶薄膜，增加結(jié)晶裂紋的傾向。如果一次組織僅僅是與結(jié)晶主軸方向大體一致的單相奧氏體，結(jié)晶裂紋傾向就很大。如果一次結(jié)晶組織為δ鐵素體，或者γ+δ同時存在的雙向組織，則結(jié)晶裂紋的傾向就很小。課題四焊接熱裂紋的防止熱裂紋斷口形貌課題四焊接熱裂紋的防止

2.力學(xué)因素對結(jié)晶裂紋的影響金屬在結(jié)晶后期，即處在液相線與固相線溫度附近的“脆性溫度區(qū)”，在該區(qū)域范圍內(nèi)其塑性變形能力最低。當(dāng)高溫階段晶間在各種應(yīng)力的作用下發(fā)生的塑性應(yīng)變量，超過高溫階段晶間斷裂允許的最小變形量時，就會開裂。影響塑性應(yīng)變量的因素有：（1）溫度分布若焊接接頭上溫度分布很不均勻，及溫度梯度很大，同時冷卻速度很快，則引起的ε就很大，極易發(fā)生結(jié)晶裂紋；（2）金屬的熱物理性能金屬的熱膨脹系數(shù)越大，則引起的ε也越大，越易開裂；（3）焊接接頭的剛性或拘束度當(dāng)焊件越厚或接頭受到拘束越強(qiáng)時，引起的ε也越大，結(jié)晶裂紋也越易發(fā)生。課題四焊接熱裂紋的防止（三）結(jié)晶裂紋的防止措施

1.冶金措施（1）控制焊縫中有害雜質(zhì)的含量

硫、磷、碳是最為有害的雜質(zhì)，它們不僅能形成低熔點(diǎn)共晶，而且還促使偏析，必須嚴(yán)格限制母材和焊接材料中這些有害雜質(zhì)的含量。（2）改善焊縫結(jié)晶形態(tài)細(xì)化晶粒是防止結(jié)晶裂紋形成的重要途徑，目前廣泛采用的方法是向焊縫或母材中加入細(xì)化晶粒的元素，如Mo、V、Ti、No、Zr、Al、RE等。（3）利用“愈合”作用當(dāng)易熔共晶增多到一定程度時，反而使結(jié)晶裂紋傾向下降，甚至消失。這是因為較多的易熔共晶可在已凝固晶粒之間自由流動，填充了晶粒間由于拉應(yīng)力所造成的縫隙，即所謂“愈合”作用。課題四焊接熱裂紋的防止

2.工藝方面（1）選擇合理的接頭型式熔深較大的對接接頭和各種角焊縫（包括搭接接頭、T形接頭和角接接頭）抗結(jié)晶裂紋性能較差，因為這些焊縫的收縮應(yīng)力基本垂直于雜質(zhì)聚集的結(jié)晶面，故其結(jié)晶裂紋傾向較大。（2）降低接頭的剛度和拘束度為了減小結(jié)晶過程的收縮應(yīng)力，在接頭設(shè)計和裝焊順序方面盡量降低接頭的剛度和拘束度。（3）確定合理的焊接參數(shù)一般來說，接頭冷卻速度越大，變形速度越大，越易于促使產(chǎn)生結(jié)晶裂紋。預(yù)熱對于降低結(jié)晶裂紋傾向一般是比較有效的。而當(dāng)提高焊接熱輸入時，促使了晶粒長大，增加了偏析傾向，降低結(jié)晶裂紋效果不是很明顯。課題四焊接熱裂紋的防止二、熱影響區(qū)液化裂紋及防治（一）熱影響區(qū)液化裂紋的形成機(jī)理概念：在母材近縫區(qū)或多層焊的前一焊道因受熱作用而液化的晶界上形成的焊接裂紋稱液化裂紋。

課題四焊接熱裂紋的防止近縫區(qū)的液化裂紋1-未混合區(qū)2-部分熔化區(qū)3-粗晶區(qū)特征：液化裂紋產(chǎn)生的位置是在母材近縫區(qū)或多層焊的前一焊道上，如圖所示。機(jī)理：熱影響區(qū)液化裂紋形成機(jī)理在本質(zhì)上與結(jié)晶裂紋相同，都是由于晶間有脆弱低熔相或共晶，在高溫下承受了力的作用而開裂。區(qū)別在于結(jié)晶裂紋是液態(tài)焊縫金屬在凝固過程中形成的，而液化裂紋則是固態(tài)的母材受熱循環(huán)峰值溫度的作用下使晶間層重新熔化后形成的。（二）影響液化裂紋的因素

1.冶金因素對于易出現(xiàn)液化裂紋的高強(qiáng)度鋼、不銹鋼和耐熱合金的焊件，除了硫、磷、碳的有害作用外，也有鎳、鉻和硼元素的影響。鎳是這些鋼的主加元素，但它既是強(qiáng)烈的奧氏體形成元素，可顯著降低有害元素（磷、硫）的溶解度，引起偏析，又是易與許多元素形成低熔點(diǎn)共晶的元素，故易于引起液化裂紋；鉻的含量如果高時，也因不平衡的加熱和冷卻，在晶界可能產(chǎn)生偏析，也能增加熱裂傾向；硼在鐵和鎳中的溶解度很小，但只要有微量的硼就能產(chǎn)生明顯的晶界偏析。除能形成硼化物和硼碳化物外，還與鐵、鎳形成低熔共晶，微量硼存在就可能引起液化裂紋。

2.力學(xué)因素課題四焊接熱裂紋的防止（三）防止液化裂紋措施

1.控制母材金屬中硫、磷、硅、硼等低熔共晶組成元素的含量；

2.在焊接工藝方面不能隨便加大焊接熱輸入輸入熱量越多，晶界低熔相的熔化越嚴(yán)重，晶界處于液態(tài)的時間就越長，液化裂紋的傾向就越大。

3.改變工藝參數(shù)，調(diào)整和控制焊縫形狀例如，埋弧焊和氣體保護(hù)焊，往往因電流密度過大，易得到“蘑菇狀”的焊縫，這種焊縫的熔合線呈凹陷狀，凹進(jìn)部位因過熱而易形成液化裂紋。課題四焊接熱裂紋的防止三、實例Q420(15MnVN)鋼埋弧焊焊縫中心的結(jié)晶裂紋課題四焊接熱裂紋的防止鋁合金焊接時熱影響區(qū)中的液化裂紋課題四焊接熱裂紋的防止接頭形式對結(jié)晶裂紋的影響課題四焊接熱裂紋的防止一．冷裂紋的一般特征及形成機(jī)理

（一）冷裂紋的一般特征

1、產(chǎn)生的溫度和時間：產(chǎn)生冷裂紋的溫度通常在馬氏體轉(zhuǎn)變的溫度范圍Ms點(diǎn)附近或200～300℃以下溫度區(qū)間。冷裂紋產(chǎn)生的時間可在焊后立即出現(xiàn)，也有的在延遲幾小時、幾天、甚至更長時間以后才產(chǎn)生。

2、產(chǎn)生的鋼種和部位：冷裂紋主要發(fā)生在高碳鋼、中碳鋼、低合金或中合金高強(qiáng)鋼的焊接熱影響區(qū)；某些合金成分較高的超高強(qiáng)鋼、鈦及鈦合金等有時冷裂紋也發(fā)生在焊縫金屬上。

回目錄課題五焊接冷裂紋的防止

3.冷裂紋的斷口特征冷裂紋的走向有時沿晶，有時穿晶，這要根據(jù)材質(zhì)、氫分布和拘束應(yīng)力而定。顯露在接頭金屬表面的冷裂紋斷面上，沒有明顯的氧化色彩，所以斷口發(fā)亮，而且呈人字形態(tài)發(fā)展。（見下圖）課題五焊接冷裂紋的防止冷裂紋斷口形貌（二）冷裂紋的形成機(jī)理

1.產(chǎn)生延遲裂紋的機(jī)理（1）鋼種的淬硬傾向一般情況下，鋼種淬硬傾向越大，就意味著得到更多的馬氏體組織。馬氏體是一種硬脆的組織，在一定的應(yīng)變條件下，馬氏體由于變形能力低而容易發(fā)生脆性斷裂，形成延遲裂紋。不同組織對冷裂紋的敏感傾向按下列順序增大：鐵素體→珠光體→下貝氏體→低碳條狀馬氏體→上貝氏體→粒狀貝氏體→島狀M-A組元→高碳孿晶馬氏體（片狀馬氏體）。

課題五焊接冷裂紋的防止（2）氫的作用氫的作用比較復(fù)雜，主要有以下原因：1)焊接條件下冷卻的較快，使氫來不及逸出而殘存在焊縫金屬的內(nèi)部，使焊縫中的氫處于過飽和的狀態(tài)。2)當(dāng)焊縫金屬由奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變時，氫的溶解度會突然下降。與此同時，氫的擴(kuò)散速度在奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變時突然增加。3)焊縫在較高的溫度發(fā)生相變時，熱影響區(qū)尚未開始奧氏體的分解，當(dāng)焊縫金屬產(chǎn)生相變時，氫的溶解度會突然下降，而氫在鐵素體、珠光體中的具有較大的擴(kuò)散速度，因此氫將很快從焊縫向仍為奧氏體的熱影響區(qū)金屬擴(kuò)散。奧氏體中氫的擴(kuò)散系數(shù)很小，卻有較大的溶解能力，氫的進(jìn)入就在熔合線附近形成富氫地帶。當(dāng)滯后相變的熱影響區(qū)發(fā)生奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時，氫便以過飽和狀態(tài)殘留在馬氏體中，促使這個地區(qū)進(jìn)一步脆化，從而誘發(fā)延遲裂紋。課題五焊接冷裂紋的防止4)氫的擴(kuò)散有一定速度，聚集到臨界含量就需要時間，這就是在宏觀上表現(xiàn)為焊后到產(chǎn)生這種裂紋要有一定的潛伏期（孕育期），即具有延遲開裂的特征。（3）焊接接頭的拘束應(yīng)力

1）熱應(yīng)力

2）組織應(yīng)力

3）拘束應(yīng)力

2.產(chǎn)生淬硬脆化裂紋的機(jī)理淬硬脆化裂紋又稱淬火裂紋，是一些淬硬傾向很大的鋼種，焊接時即使沒有氫的誘發(fā)，僅在拘束應(yīng)力作用下就能導(dǎo)致開裂。它完全是由于冷卻時發(fā)生馬氏體相變而脆化所造成的，與氫關(guān)系不大，基本沒有延遲現(xiàn)象。焊后立即出現(xiàn)，在熱影響區(qū)和焊縫上都可產(chǎn)生。課題五焊接冷裂紋的防止

3.產(chǎn)生低塑性脆化裂紋的機(jī)理低塑性脆化裂紋是某些塑性較低的材料，冷至低溫時，由于收縮而引起的應(yīng)變超過了材料本身所具有的塑性儲備或材質(zhì)變脆而產(chǎn)生的裂紋。例如，鑄鐵補(bǔ)焊，堆焊硬質(zhì)合金和焊接高鉻合金時，就易出現(xiàn)這類裂紋。通常也是焊后立即產(chǎn)生，無延遲現(xiàn)象。課題五焊接冷裂紋的防止HY-80鋼焊接熱影響區(qū)中的延遲裂紋課題五焊接冷裂紋的防止延遲裂紋課題五焊接冷裂紋的防止二、防止冷裂紋的措施

1.冶金措施（1）控制母材化學(xué)成分（2）選用低氫和超低氫的焊接材料（3）控制氫的來源（4）加入某些合金元素，提高焊縫金屬韌性（5）選用低匹配焊條（6）選擇奧氏體焊條課題五焊接冷裂紋的防止

2.工藝措施（1）嚴(yán)格控制焊接熱輸入（2）合理選擇預(yù)熱溫度（3）緊急后熱（4）利用多層焊的有利影響

3.加強(qiáng)工藝管理

（1）徹底清理焊接坡口（2）保證焊條或焊劑的烘干（3）提高裝備質(zhì)量（4）保證焊接質(zhì)量（5）注意施工環(huán)境課題五焊接冷裂紋的防止一、再熱裂紋的防止定義：焊后再加熱,消除應(yīng)力退火,高溫工作時500—600℃過程中產(chǎn)生裂紋稱再熱裂紋。

1.再熱裂紋的形成機(jī)理

再熱裂紋的產(chǎn)生是由于高溫下晶界強(qiáng)度低于晶內(nèi)強(qiáng)度，晶界優(yōu)于晶內(nèi)發(fā)生滑移變形，使變形集中在晶界上。當(dāng)晶界的實際變形量超過了它的塑性變形能力時，就會發(fā)生裂紋。

再熱裂紋及斷口形貌見下圖：

研究認(rèn)為回目錄課題六其他焊接裂紋的防止再熱裂紋課題四焊接熱裂紋的防止再熱裂紋斷口形貌課題四焊接熱裂紋的防止（1）晶內(nèi)二次強(qiáng)化理論（2）晶界雜質(zhì)析集弱化理論

2.再熱裂紋的防止措施（1）合理選用焊接材料優(yōu)先選用含沉淀強(qiáng)化元素（Cr、Mo、Cu、V、Nb、Ti等）少的鋼種，嚴(yán)格控制母材和焊縫中的雜質(zhì)含量（S、P等），可以有效降低再熱裂紋的傾向。（2）嚴(yán)格控制焊接熱輸入

選用焊接方法時要避免過大的熱輸入，來減小晶粒粗化。（3）預(yù)熱及后熱處理預(yù)熱是防止再熱裂紋的有效措施之一。一般選用比防止冷裂紋更高的預(yù)熱溫度并配合后熱處理有利于防止再熱裂紋。課題四焊接熱裂紋的防止（4）選用低匹配焊接材料適當(dāng)降低焊縫金屬的強(qiáng)度以提高其塑變能力，減少近縫區(qū)塑變的集中程度，緩和焊接接頭的受力狀態(tài)，有利于降低再熱裂紋產(chǎn)生的傾向。（5）盡量降低殘余應(yīng)力，避免應(yīng)力集中通過改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計、合理安排裝配和焊接順序、施焊時減少咬邊、未焊透缺陷等一些措施來減少焊接殘余應(yīng)力和消除應(yīng)力