冷裂紋是焊接接頭冷卻到較低溫度下(對鋼來說在Ms溫度以下)時產生的焊接裂紋。冷裂紋發生在焊接之後,一般溫度在A3線以下的冷卻過程中或冷卻以後產生,形成裂紋的溫度約在200~300℃以下,即馬氏體轉變範圍。
冷裂紋有的是在焊接以後立即出現,有的是在過了幾小時、幾天、幾個月以後才顯現,這種冷裂紋又稱為延遲裂紋。大的冷裂紋不是一瞬間就生成的,它是先發生幾處小的裂紋,然後逐步變大,幾個小裂紋陸續連線起來而成。還有的焊接結構,當小的裂紋發展到一定程度後,、可能在瞬間迅速擴大,引起結構整體的突然斷裂,甚至同時產生較大的聲響和機械振動。
冷裂紋大多數產生在母材或母材與焊縫交界的熔合線上,但也有產生在焊縫上。根據冷裂紋產生的部位可分為旱倒下裂紋、焊趾裂紋和根部裂紋。暴露在接頭金屬表面的冷裂紋,斷面上沒有明顯的氧化色彩,所以斷口發亮。冷裂紋一般為穿晶型裂紋,但也有沿境界發展的裂紋。
冷裂紋的種類主要有延遲裂紋、淬硬脆化裂紋和低塑性催化裂紋三種。延遲裂紋就是不在焊後立即出現,有一段孕育期,產生遲滯現象而後產生的裂紋。淬硬脆化裂紋,即淬火裂紋,是指淬硬傾向大的組織易產生的裂紋,但與含氫量關係不大。低塑性脆化裂紋是在比較低的溫度下,由於收縮應變超過了材料本身的塑性儲備產生的裂紋。
冷裂紋產生的主要原因有:其一是含氫量,以原子狀態存在的氫能在固態金屬中擴散並向原子排列缺陷處聚集,形成分子氫,產生的氣體造成很大的內壓力,易於導致開裂。同時氫的存在會明顯降低鋼材的塑性,促使冷裂紋產生。其二是淬硬組織,以馬氏體為主的淬硬組織塑性和韌性較低,同時組織轉變使體積膨脹產生很高的內應力,這種具有高內應力的淬硬組織是形成冷裂紋的敏感基體。其三是應力的作用,焊接殘餘應力是產生冷裂紋的重要條件之一,當應力超過斷裂強度時,就會產生裂紋。那麼,如何防止冷裂紋的產生呢?
冶金措施
採用能夠降低接頭含氫量的焊接材料,如低氫焊條、氣保焊絲、藥芯焊絲等。對於高強度鋼,可採用不鏽鋼焊條芯或用奧氏體鎳基合金等焊條芯和焊絲,這些合金的塑性比較好,可抵消馬氏體轉變時造成的一部分應力。另一方面,氫在奧氏體中的溶解度較高,擴散速度慢,所以氫不易向熱影響區擴散聚集。
工藝措施
焊前徹底清理待焊區域的油汙、鐵鏽、氧化皮、含氫雜質等汙物。焊前預熱也可以起到減少焊接應力的作用,從而減少冷裂紋的產生。具體方法是這樣的:在材料淬硬傾向大、鋼板厚度大、氣溫低等條件下,為了防止冷裂紋的出現,可以採取焊前預熱或一邊焊接一邊補充加熱。預熱可以是對整個罕見總體加熱,也可以是在焊縫附近區域性加熱。預熱的作用在於透過減緩冷卻速度,改善接頭的顯微組織,降低焊接熱影響區的應性和脆性,提高塑性,並使焊縫中的氫加速向外擴散。
在焊前和整個焊接過程中保持焊件及焊接材料乾燥,使用合格的保護氣。正確選擇焊接電源和極性,規範操作。採用合理的裝配焊接順序,可以改善焊件的應力狀態。
選用適當的焊接引數,即適當減慢焊接速度,使焊接接頭的冷卻速度慢一些,有利於防止冷裂紋的產生。如果焊接速度過大,焊接接頭冷卻快,容易產生淬硬組織;焊接速度過小,熱影響區過熱加大,晶粒粗大,而粗大的晶粒會增加金屬淬火傾向。同樣,由於熱影響區增大而淬火區加寬,這都將促使冷裂紋的產生。
焊後及時對焊件進行熱處理,如高溫回火、消氫處理(後熱),消氫處理就是焊後立即對焊件全部或區域性進行350~400℃的加熱和保溫,使其緩冷的工藝措施。
冷裂紋是焊接接頭冷卻到較低溫度下(對鋼來說在Ms溫度以下)時產生的焊接裂紋。冷裂紋發生在焊接之後,一般溫度在A3線以下的冷卻過程中或冷卻以後產生,形成裂紋的溫度約在200~300℃以下,即馬氏體轉變範圍。
冷裂紋有的是在焊接以後立即出現,有的是在過了幾小時、幾天、幾個月以後才顯現,這種冷裂紋又稱為延遲裂紋。大的冷裂紋不是一瞬間就生成的,它是先發生幾處小的裂紋,然後逐步變大,幾個小裂紋陸續連線起來而成。還有的焊接結構,當小的裂紋發展到一定程度後,、可能在瞬間迅速擴大,引起結構整體的突然斷裂,甚至同時產生較大的聲響和機械振動。
冷裂紋大多數產生在母材或母材與焊縫交界的熔合線上,但也有產生在焊縫上。根據冷裂紋產生的部位可分為旱倒下裂紋、焊趾裂紋和根部裂紋。暴露在接頭金屬表面的冷裂紋,斷面上沒有明顯的氧化色彩,所以斷口發亮。冷裂紋一般為穿晶型裂紋,但也有沿境界發展的裂紋。
冷裂紋的種類主要有延遲裂紋、淬硬脆化裂紋和低塑性催化裂紋三種。延遲裂紋就是不在焊後立即出現,有一段孕育期,產生遲滯現象而後產生的裂紋。淬硬脆化裂紋,即淬火裂紋,是指淬硬傾向大的組織易產生的裂紋,但與含氫量關係不大。低塑性脆化裂紋是在比較低的溫度下,由於收縮應變超過了材料本身的塑性儲備產生的裂紋。
冷裂紋產生的主要原因有:其一是含氫量,以原子狀態存在的氫能在固態金屬中擴散並向原子排列缺陷處聚集,形成分子氫,產生的氣體造成很大的內壓力,易於導致開裂。同時氫的存在會明顯降低鋼材的塑性,促使冷裂紋產生。其二是淬硬組織,以馬氏體為主的淬硬組織塑性和韌性較低,同時組織轉變使體積膨脹產生很高的內應力,這種具有高內應力的淬硬組織是形成冷裂紋的敏感基體。其三是應力的作用,焊接殘餘應力是產生冷裂紋的重要條件之一,當應力超過斷裂強度時,就會產生裂紋。那麼,如何防止冷裂紋的產生呢?
冶金措施
採用能夠降低接頭含氫量的焊接材料,如低氫焊條、氣保焊絲、藥芯焊絲等。對於高強度鋼,可採用不鏽鋼焊條芯或用奧氏體鎳基合金等焊條芯和焊絲,這些合金的塑性比較好,可抵消馬氏體轉變時造成的一部分應力。另一方面,氫在奧氏體中的溶解度較高,擴散速度慢,所以氫不易向熱影響區擴散聚集。
工藝措施
焊前徹底清理待焊區域的油汙、鐵鏽、氧化皮、含氫雜質等汙物。焊前預熱也可以起到減少焊接應力的作用,從而減少冷裂紋的產生。具體方法是這樣的:在材料淬硬傾向大、鋼板厚度大、氣溫低等條件下,為了防止冷裂紋的出現,可以採取焊前預熱或一邊焊接一邊補充加熱。預熱可以是對整個罕見總體加熱,也可以是在焊縫附近區域性加熱。預熱的作用在於透過減緩冷卻速度,改善接頭的顯微組織,降低焊接熱影響區的應性和脆性,提高塑性,並使焊縫中的氫加速向外擴散。
在焊前和整個焊接過程中保持焊件及焊接材料乾燥,使用合格的保護氣。正確選擇焊接電源和極性,規範操作。採用合理的裝配焊接順序,可以改善焊件的應力狀態。
選用適當的焊接引數,即適當減慢焊接速度,使焊接接頭的冷卻速度慢一些,有利於防止冷裂紋的產生。如果焊接速度過大,焊接接頭冷卻快,容易產生淬硬組織;焊接速度過小,熱影響區過熱加大,晶粒粗大,而粗大的晶粒會增加金屬淬火傾向。同樣,由於熱影響區增大而淬火區加寬,這都將促使冷裂紋的產生。
焊後及時對焊件進行熱處理,如高溫回火、消氫處理(後熱),消氫處理就是焊後立即對焊件全部或區域性進行350~400℃的加熱和保溫,使其緩冷的工藝措施。