焊接裂纹及形成条件形成机理.ppt

1,焊接裂纹,2,第一节概述,第二节焊接热裂纹,第三节焊接冷裂纹,第四节再热裂纹,第五节层状撕裂,第六节应力腐蚀裂纹,第七节焊接裂纹综合分析和判断,第五章 焊接裂纹,3,重点内容,1、裂纹的分类用一般特征2、结晶裂纹的形成机理2、焊接冷裂纹的形成机理，特 征、影响因素，及其防冶措施2、焊接裂纹综合分析及判断3、各种裂纹断口形貌特征,4,5-1概述,一、危害性 焊接结构产生裂纹轻者需要返修，浪费人力、物力、时间，重者造成焊接结构报废，无法修补。更严重者造成事故、人身伤亡。如1969年有一艘5万吨的矿石运输船在太平洋上航行时，断裂成两段而沉没，在压力容器破坏事故中，有很多都是由于焊接裂纹造成。因此，解决研究焊接裂纹已成为当前主要课题。,5,二、种类,各种不同类型的裂纹焊缝中纵向裂纹焊缝上横向裂纹热影响区纵向裂纹热影响区横向裂纹火口（弧坑）裂纹焊道下裂纹焊缝内部晶间裂纹焊趾裂纹热影响区焊缝贯穿裂纹焊缝根部裂纹,6,分类:,1、按裂纹分布的走向分,纵向裂纹,2、按裂纹发生部位分,横向裂纹 纵向裂纹 星形（弧形裂纹）,焊缝金属中裂纹 热影响区中裂纹焊缝热影响区贯穿裂纹,7,3、按产生本质分类,1）、热裂纹（高温裂纹）产生：热裂纹(高温裂纹)高温下产生存在部位：焊缝为主,热影响区,特征：宏观看,沿焊缝的轴向成纵向分布（连续或继续）也可看到缝横向裂纹，裂口均有较明显的氧化色彩，表面无光泽，微观看，沿晶粒边界（包括亚晶界）分布，属于沿晶断裂性质,8,1)、热裂纹分类,结晶裂纹：在凝固的过程-结晶过程中产生高温液化裂纹：在高温下产生,钢材或多层焊的层间金属含有低熔点化合物经重新溶化，在收缩应力作用下,沿奥氏体晶间发生开裂多边化裂纹：产生温度低于固相线温度,存在晶格缺陷(位错和空位),物理化学的不均匀性,在应力作用下,缺陷聚集形成多边化边界,使强度塑性下降,沿多边化边界开裂,多发生纯金属或单相奥氏体合金焊缝。,9,HAZ液化裂纹,晶间裂纹,多边化裂纹,10,2）、再热裂纹（消除应力处理裂纹）,由于重新加热（热处理）过程中产生称再热裂纹消除应力处理裂纹。,3）、冷裂纹,产生温度：温度区间在+100-75之间 存在部位:多在热影响区,但也有发生在焊缝。特征（断口）：宏观断口具有发亮的金属光泽的脆性断裂特征。微观看：晶间断裂，但也可穿晶（晶内）断裂，也可晶间和穿晶混合断裂。,10,冷裂纹分类：,延迟裂纹：特点不在焊后立即出现，有一段孕育期产生迟滞现象称延迟裂纹。淬硬脆化裂纹（淬火裂纹）：淬硬倾向大的组织易产生这种裂纹（与氢含量关系不大）。低塑性脆化裂纹：在比较低的温度下，由于收缩应变超过了材料本身的塑性储备产生的裂纹称低塑性脆化裂纹。,10,延迟裂纹,10,4）、层状撕裂：,由于轧制母材内部存在有分层的夹杂物(特别是硫化物夹杂物）和焊接时产生的垂直轧制方向的应力，使热影响区附近地方产生呈“台阶”状的层状断裂并有穿晶发展。,10,5）、应力腐蚀裂纹：,金属材料在某些特定介质和拉应力共同作用下所产生的延迟破裂现象，称应力腐蚀裂纹。,10,三、热裂纹与冷裂纹的基本特点,本节结束,10,5-2 焊接热裂纹,一、结晶裂纹 1、产生机理 1）产生部位：结晶裂纹大部分都沿焊缝树枝状结晶的交界处发生和发展的，常见沿焊缝中心长度方向开裂即纵向裂纹，有时焊缝内部两个树枝状晶体之间。对于低碳钢、奥氏体不锈钢、铝合金、结晶裂纹主要发生在焊缝上某些高强钢，含杂质较多的钢种，除发生在焊缝之处，还出现在近缝区上。,10,结晶裂纹,10,2）、熔池各阶段产生结晶裂纹的倾向,在焊缝金属凝固结晶的后期，低熔点共晶物被排挤在晶界，形成一种所谓的“液态薄膜”，在焊接拉应力作用下，就可能在这薄弱地带开裂，产生结晶裂纹。产生结晶裂纹原因：液态薄膜 拉伸应力 液态薄膜根本原因 拉伸应力必要条件,10,固液阶段：这一区也称为“脆性温度区”即图上a、b之间的温度范围,固相阶段：也叫完全凝固阶段,以低碳钢焊接为例可把熔池的结晶分为以下三个阶段,液固阶段：（1区）,Tb称为脆性温度区，在比区间易产生结晶裂纹，杂质较少的金属,Tb小产生裂纹的可能性也小，杂质多的金属Tb大，产生裂纹的倾向也大,10,3）产生结晶裂纹的条件,如图纵座标表示温度，横坐标表示由拉伸应力所产生的变形（e）和金属的塑性（P），脆性温度区的范围用Tb表示上限是固液温度开始下限固相线附近，或低于固相线一段温度。,在脆性温度区内焊缝的塑性用P表示,是温度的函数，,当在某一瞬时温度时有一个最小的塑性值（Pmin)（出现液态薄膜时）受拉伸应力所产生的变形用e表示，也是温度的函数.,10,按曲线（3）变化时，e超过了焊缝塑性的最低值，产生裂纹,如果拉伸应力所产生的变形随温度T按曲线（1）变化，e随T按曲线（1）变化。产生了e变形量，但焊缝仍有es