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1、材料连接学作业题焊接冷裂纹主要发生在中碳钢、高碳钢、合金钢的焊接接头中，特别易于出现在焊接热影响区。冷裂纹可以进一步划分为：延迟裂纹、淬硬脆化裂纹、低塑性脆化裂纹。试叙述：1、什么是淬硬脆化裂纹？答：一些淬硬倾向很大的钢种，即使没有氢的诱发，仅在拘束应力的作用下也能导致开裂。它完全是由冷却时马氏体相变而产生的脆性造成的，一般认为，与氢的关系不大。这种裂纹基本上没有延迟现象，焊后可以立即发现，有时出现在热影响区，有时出现在焊缝上。2、什么是低塑性脆化裂纹？答：某些塑性较低的材料，冷至低温时，由于收缩力而引起的应变
2、超过了材质本身所具有的塑性储备或材质变脆而产生的裂纹，称为低塑性脆化裂纹。由于是在较低的温度下产生的，所以也是属于冷裂纹的另一形态，但无延迟现象。3、什么是延迟裂纹？答：延迟裂纹是冷裂纹中一种普通形态。它的主要特点是不在焊后立即出现，而是有一定孕育期，具有延迟现象，故称延迟裂纹。产生这种裂纹主要取决于钢种的淬硬倾向、焊接接头的应力状态和熔敷金属中的扩散氢含量。①延迟裂纹的形成机理：大量的生产实践和理论研究证明:钢种的淬硬倾向,焊接接头的含氢量及其分布,以及焊接接头的拘束应力状态是产生延迟裂纹的主要因素。它们相互
3、作用、相互影响，必然有一种或两种起主导作用，其中关键性的因素是含氢量。1．焊缝中的氢是在潮湿气氛中氢在焊接过程中,由于电弧的高温作用,氢分解为原子或离子状态,并大量溶解在熔池中,在随后冷却和凝固的过程中,由于溶解度的急剧下降,一部分氢极力向外逸出而仍有一部分氢残留在焊缝内部,使焊缝中的氢处于过饱和状态,形成巨大的内应力,致使裂纹开裂。断口上常有白色斑点，称为氢白点。因此，延迟裂纹也称为氢致裂纹。2．钢淬硬后之所以引起裂纹,其原因可以归纳为两个方面:①形成脆性的马氏体组织;②淬硬会产生较多的晶格缺陷。钢种的淬硬倾
4、向越大,马氏体的含量越高。马氏体是一种脆硬的组织。在钢中含碳量较高时,就形成片状马氏体,且片内存在平行状的孪晶,这种孪晶马氏体的硬度很高又很脆,对裂纹和氢脆的敏感性特别高。而且在焊接过程快热快冷的条件下,会形成大量的晶格缺陷,主要是空位和位错。当它们浓度达到一定的临界程度时,就会形成裂纹源,在应力的继续作用下,就会不断发生扩展。3．焊缝接头的应力状态。焊接接头的应力来自三方面：①焊缝和热影响区在不均匀加热和冷却过程中产生的热应力。当电弧作用在工件上,靠近电弧的区域快速升温并熔化,体积急剧膨胀,而离电弧远的区域升
5、温比较慢,体积变化比较小,这时周围区域就限制了熔池的自由膨胀,而当电弧移开后熔池开始冷却凝固收缩,因为之前膨胀受到限制,如果是自由收缩,那熔池应变的更小更窄,但由于周围材料的限制,熔池又不能自由收缩,所以必然产生残余应力。应力的大小与母材和填充金属的热物理性质有关，也与结构的刚度有关，在应力作用下，会引起氢的聚集，诱发氢致裂纹。②焊接接头不均匀的组织转变所引起的组织应力。组织应力是金属相变时体积变化引起的。如高强钢奥氏体分解时析出铁素体、珠光体和马氏体，引起体积膨胀，而转变后的组织都具有较小的膨胀系数，会减轻焊
6、后收缩时产生的拉伸应力，从这点看相变时产生的应力会降低裂纹倾向。③焊接接头受焊接刚性拘束产生的拘束应力。这种应力包括结构的刚度、焊缝的位置、焊接的顺序、构件的自重,其它受热部位冷却过程中的收缩,以及夹持部位的松紧程度等都会使焊接接头承受不同程度的应力。②延迟裂纹的防止措施：主要是对影响冷裂纹的三大要素进行控制，如改善接头组织、消除一切氢的来源和尽可能降低焊接应力。在加上考虑到施工现场的条件等，由此我们提出相应的防止延迟裂纹的措施。大方向从以下四个方面考虑：一、冶金措施冶金措施主要有两方面的内容:一是从母材金属的
7、化学成分上改进,应在冶炼上向低碳钢多种微量合金元素的方向发展;二是尽可能选用低氢的焊接方法、优质低氢的焊接材料,严格控制氢的来源和用合金元素改善焊缝金属的韧性等。1．选用低氢的焊接方法、优质低氢的焊接材料目前各国在焊接不同强度级别的高强钢时,为避免有害氢和改善焊缝金属的塑性和韧性,都有相配套的低氢焊条和焊剂。此外,对于高强钢从防止裂纹出发,采用强度比母材强度稍低的焊条也是有效的。还有,采用二氧化碳气体保护焊,同样可以获得低氢型焊缝金属。选用碱性低氢焊条，药皮中加氟石可降低焊缝中的氢含量。2．格控制氢的来源尽量选
8、择低氢或超低氢焊材，焊材使用前要烘干，清理焊丝、焊缝坡口上的水、铁锈和油污等杂质。3．用合金元素改善焊缝金属的抗裂性能合理选择焊缝金属的合金成分，适当加入某些合金元素，提高焊缝金属的韧性和焊缝抗裂能力。4．对难焊和易开裂的钢，选用奥氏体不锈钢焊条，由于奥氏体对氢的溶解度大，没有氢焊缝就不会产生开裂。二、工艺措施焊接工艺措施主要内容是:正确选择焊接规范,焊前预热,焊后后热,以及焊后热处理
