第18讲 再热-层状-应力腐蚀

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1、第四章焊接气孔和裂纹第18讲1344.2.3再热裂纹、层状撕裂和应力腐蚀裂纹一、再热裂纹的特征、产生机理与控制1、再热裂纹的发生及其特点焊后，焊件在一定温度范围再次加热而产生的裂纹称再热裂纹。下列两种情况下出现的裂纹都属再热裂纹：1)有些金属焊后并未发现裂纹，而在焊后消除应力的热处理过程中才出现裂纹。这种裂纹又称消除应力处理裂纹．简称SR裂纹。2)有些焊接结构焊后没有裂纹，而在一定温度条件下长期工作才产生的裂纹。234特点:1)再热裂纹仅在含有一定沉淀强化元素（如Cr、Mo、V等）的金属焊件中产生。2)

2、只发生在某一温度区间。一般的低合金钢，约为500-700℃之间；奥氏体不锈钢和一些高温合金钢在700-900℃之间，随材料不同而变化。3)只发生在热影响区粗晶区的晶界上，裂纹走向是沿熔合线母材侧的奥氏体粗晶晶界扩展，呈晶间开裂。4)在焊接区必须同时存在有残余应力和不同程度的应力集中。因此，在大拘束焊件或应力集中部位最容易产生再热裂纹。3342、再热裂纹的形成机理研究认为，再热裂纹的产生是由于高温下晶界强度低于晶内强度，晶界优先于晶内发生滑移变形，使变形集中在晶界上。当晶界的实际变形量超过了它的塑性变形能

3、力时，就会发生裂纹，即：ε＞εc式中，ε——局部晶界的实际塑性变形量；εc——局部晶界的塑性变形能力。434实际的塑性应变主要由焊接接头的残余应力在再加热过程中发生应力松弛而引起，它与接头的拘束度和应力集中有关。晶界的塑性变形能力，则取决于晶界性质，晶内抗蠕变能力及晶粒大小等因素。由于杂质在晶界偏析而导致晶界塑性变形能力的减弱，将使接头的再热裂纹倾向增大；5341）晶界杂质析集的弱化作用在焊接接头再加热到500－600℃的过程中，钢中的P、S、Sb、Sn等元素都会向晶界析集，大大降低了晶界的塑性变形能力

4、。6342）晶内沉淀的强化作用沉淀强化元素Cr、Mo、V、Ti、Nb等的碳、氮化合物在一次焊接热(高于1100℃时)作用下固溶，在焊后冷却时来不及充分析出。在二次再热时，这些元素的碳、氮化合物就在晶内沉淀析出，使晶内强化。由于晶内强化的提高，使变形更困难，于是应力松弛引起的塑性变形便集中到晶界上，当晶界的塑性储备不足时，就产生了再热裂纹。734根据晶内强化的观点，建立了一些按合金元素的质量分数定量地评估某些低合金钢再热裂纹倾向的经验公式，如：PSR＝Cr＋Cu＋2Mo+5Ti+7Nb+10C-2当PSR

5、＞0时，易裂。8343、再热裂纹的影响因素及其防治⑴冶金因素1)化学成分对再热裂纹的影响①随着钢中沉淀强化元素Cr、Mo、Cu、V、Nb、Ti等的增加，钢的再热裂纹倾向增大。②当铬含量超过一定值后，再热裂纹倾向反而降低。③钒对再热裂纹倾向影响最大。④钢中含钼量越多，铬对再热裂纹倾向的影响也越大。⑤随着含碳量增加，再热裂倾向增大，但达到一定数量后，即达饱和就不再增大。9342)钢晶粒度的影响高强度钢的晶粒度越大，则晶界开裂所需的应力越小，也就容易产生再热裂纹。钢中的杂质越多，也会降低晶界开裂所需的应力。3

6、)焊接接头不同部位对再热裂纹的影响对HT80钢的焊接接头进行试验，把缺口分别开在不同位置，经600℃，2h后再热处理后，发现只有缺口开在粗晶区的接头才发生再热裂纹而开在母材、焊缝，细晶区等处均未发现再热裂纹。1034⑵工艺因素1)焊接方法及热输入的影响影响主要表现在是增大还是减小过热粗晶区，采用焊接热影响区窄的焊接方法是有利的。大的焊接热输入会使过热区的晶粒粗大，其中电渣焊最为严重。对于一些晶粒长大敏感的钢种，埋弧焊的再热裂纹敏感性比焊条电弧焊时为大，但对一些淬硬倾向较大的钢种，焊条电弧焊反而比埋弧焊时

7、的再热裂倾向大。11342)焊接材料的影响选用低匹配的焊接材料，适当降低焊缝金属的强度以提高其塑性变形能力，从而可以减轻近缝区塑性应变集中的程度，缓和焊接接头的受力状态，有利于降低再热裂纹的敏感性。12343)预热和后热的影响为了防止再热裂纹应采取比单纯防止冷裂纹更高的预热温度或配合后热才有效。4)残余应力和应力集中的影响应力集中对再热裂纹影响十分明显，随着应力集中系数的增大，再热裂纹倾向就越大。1334减少焊接残余应力和消除应力集中源是减少再热裂纹的重要措施。一般应当：①改进结构设计：必要时，要求焊后

8、消除应力处理之前，削除焊缝余高以减少焊趾的应力集中。②提高焊接质量，减少焊接缺陷，防止咬边、未焊透等缺陷。③合理地安排装配和焊接顺序，以减少接头的拘束度，降低残余应力水平。④必要时对焊缝表面重熔。1434二、层状撕裂的的特征、产生机理与控制1、层状撕裂的发生及其特点当焊接大型厚壁结构时，如果在钢板厚度方向受到较大的拉伸应力，就可能在钢板内部出现沿钢板轧制方向发展的具有阶梯状的层状撕裂裂纹。常出现在T形接头、角接头和十字接头中，对接接头很少出