熔焊原理 教学课件 作者 侯德政 第六章　焊接裂纹.ppt

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1、26091D主编第六章　焊接裂纹第六章　焊接裂纹第一节　焊接裂纹的危害及分类第二节　焊接热裂纹第三节　焊接冷裂纹第四节　其他焊接裂纹第一节　焊接裂纹的危害及分类一、焊接裂纹的危害性图6-1　我国压力容器与美国容器灾难性失效对比第一节　焊接裂纹的危害及分类二、焊接裂纹的分类0602.TIF第一节　焊接裂纹的危害及分类图6-2　焊接裂纹分布形态示意图1—焊缝中的纵向裂纹与弧形裂纹(多为结晶裂纹)　2—焊缝中的横向裂纹(多为延迟裂纹)3—熔合区附近横向裂纹(多为延迟裂纹)　4—焊缝根部裂纹(延迟裂纹、热应力裂纹)5—近缝区根部裂纹(延迟裂纹)　

2、6—焊趾处纵向裂纹(延迟裂纹)7—焊趾处纵向裂纹(液化裂纹)　8—焊道下裂纹(延迟裂纹、液化裂纹、高温低塑性裂纹)9—层状撕裂　10—弧坑纵向裂纹　11—弧坑横向裂纹　12—弧坑星形裂纹1.按裂纹走向分1)纵向裂纹　产生的裂纹基本上与焊缝轴线平行。2)横向裂纹　产生的裂纹基本上与焊缝轴线垂直。3)放射状裂纹　产生的裂纹具有某一公共点，呈放射状，也可称为星形裂纹。4)弧坑裂纹　在焊缝收弧弧坑处产生的裂纹。第一节　焊接裂纹的危害及分类2.按裂纹所在的位置分3.按裂纹产生的条件分1)焊接热裂纹　在焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的

3、高温区产生的焊接裂纹，叫做焊接热裂纹。2)焊接冷裂纹　焊接接头冷却到较低温度时产生的焊接裂纹，叫做焊接冷裂纹。3)再热裂纹　焊件焊后在一定温度范围再次加热时(焊后消除应力处理或其他加热过程)，由于高温及残余应力的共同作用而产生的晶间裂纹，叫做再热裂纹，又叫消除应力裂纹。4)层状撕裂　层状撕裂是指焊接时，在焊接构件中沿钢板轧层形成的呈阶梯状的一种裂纹。第一节　焊接裂纹的危害及分类5)应力腐蚀开裂　金属材料在某些介质中，由于拉应力的作用造成的延迟破裂称为应力腐蚀开裂。第二节　焊接热裂纹一、结晶裂纹的形成机理1.结晶裂纹的特征图6-3　焊缝中的

4、结晶裂纹第二节　焊接热裂纹1.tif第二节　焊接热裂纹0604.TIF第二节　焊接热裂纹图6-4　焊缝中结晶裂纹出现的地带第二节　焊接热裂纹图6-5　沿焊缝中心线的纵向裂纹2.结晶裂纹产生的原因第二节　焊接热裂纹图6-6　高温时金属材料塑性的变化(1)结晶过程中焊缝金属塑性的变化　图6-6所示为焊缝金属的伸长第二节　焊接热裂纹率与温度T的关系曲线。1)液-固阶段：在该阶段，熔池开始结晶，液相多于固相，晶粒之间被液体所隔而未直接接触，液体可以在晶粒间自由流动。图6-7　凝固过程中脆性温度区间形成示意图δ—伸长率　y—流动性(液态金属)　—

5、脆性温度区间第二节　焊接热裂纹2)固-液阶段：当结晶继续进行时，固相随晶粒增加与长大而相互接触并连为整体，液体被固相隔开，流动困难，少量剩余的液体(主要是低熔点组分)形成所谓的“液态薄膜”。3)完全凝固阶段：熔池金属完全凝固而形成整体的焊缝。(2)产生结晶裂纹的力　脆性温度区间的存在是产生结晶裂纹的主要原因，这种条件是必要的，但不充分。图6-8　焊接加热时焊件横截面上的温度分布第二节　焊接热裂纹图6-9　焊接时产生结晶裂纹的条件(3)结晶裂纹形成的条件　综上所述，第二节　焊接热裂纹结晶裂纹的产生是由于在焊缝凝固后期存在了液态薄膜，并受到拉

6、应力作用的结果。图6-10　脆性温度区宽度对结晶裂纹的影响(ε线的右上方为裂纹区，左下方为不裂区)第二节　焊接热裂纹二、结晶裂纹的影响因素1.冶金因素(1)合金元素对产生结晶裂纹的影响　合金元素的影响很复杂，其中既有元素本身单独的作用，也有各元素相互之间的作用。1)硫、磷。图6-11　在Fe-Me二元合金中溶质元素对Δ的影响Δ—结晶温度区间第二节　焊接热裂纹2)碳。图6-12　Fe-C相图的高温部分第二节　焊接热裂纹表6-1　硫和磷在δ相和γ相中的溶解度3)锰。4)硅。第二节　焊接热裂纹图6-13　C、Mn、S共存时对结晶裂纹的影响a

7、)不同、时对含锰量的要求　b)不同时对Mn／S值的要求第二节　焊接热裂纹表6-2　合金元素对结晶裂纹倾向的影响第二节　焊接热裂纹图6-14　Si对Al-Mn合金焊接裂纹的影响(曲线1、2的合金成分不同)第二节　焊接热裂纹(2)易熔相对产生结晶裂纹的影响　晶界出现易熔相(低熔点共晶体或化合物)是产生结晶裂纹的重要原因。图6-15　结晶温度区间宽度与裂纹倾向的关系第二节　焊接热裂纹(3)结晶温度区间对产生结晶裂纹的影响　结晶裂纹的形成与合金的固-液相温度差(Δtf)有密切关系。2.力的因素图6-16　金属在高温下强度随温度的变化与拉应力

8、的关系第二节　焊接热裂纹三、防止结晶裂纹的措施1.防止结晶裂纹的冶金措施(1)控制焊缝中硫、磷、碳等有害元素的含量　硫、磷、碳等元素主要来源于母材与焊接材料。(2)对熔池进行变质处理　通过向焊