焊接缺陷--原理,易懂ppt课件.ppt

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1、第一节概述优质的焊接接头应具备两个条件：一是使用性能不低于母材；二是没有技术条件中规定不允许存在的缺陷。焊接过程中，在焊接接头中产生的金属不连续、不致密或连接不良的现象，叫做焊接缺陷。焊接缺陷的种类很多，有些是因施焊中操作不当或焊接参数不正确所造成，如咬边、焊穿、焊缝尺寸不足、末焊透等，有些是由于化学冶金、凝固或固态相变过程的产物而造成的，如气孔、夹杂和裂纹等。这些缺陷与母材、焊接材料的化学成分有密切关系，因此称之为焊接冶金缺陷。本部分内容重点介绍常见焊接冶金缺陷中的裂纹特征、产生原因及防止措施。第七章焊接缺陷一、结晶裂纹的形成机

2、理有的结晶裂纹是沿焊缝中心纵向开裂，也有沿焊缝中的树枝晶之间界面处发生和发展的结晶裂纹，有时也发生在焊缝内部两个树枝状晶体之间，这说明在结晶过程中晶界是最薄弱的部位。第二节焊接热裂纹由于先结晶的固相金属较纯，后结晶的金属含杂质多，并富集在晶界。这些杂质容易形成低的熔点的共晶，最后被推向晶界，在晶粒之间形成一个液态薄膜。如果此时有拉伸应力存在就会产生裂纹（图5-16）。结晶裂纹的形成机理（1）产生热裂纹的原因是晶间存在液态薄膜和在凝固过程中存在拉伸应力。在整个结晶过程中，从液到固可分为三个阶段：（1）液－固阶段（液多于固）液态金属可

3、在固态金属中自由流动，此时既使有拉伸应力也不会产生裂纹。结晶裂纹的形成机理（2）（2）固－液阶段（固多于液）随着固态金属量增加，剩余的液态金属多为低熔点共晶，流动也发生困难，这时若有拉伸应力产生的小裂纹无法靠液态金属填充，成为一个“裂纹源”。此阶段也叫“脆性温度区”。结晶裂纹的形成机理（3）（3）完全凝固阶段完全凝固后金属有较好的强度和塑性，既使有拉伸应力也难以产生裂纹。1冶金因素对结晶裂纹的影响影响因素有相图类型、化学成分、结晶组织形态。二、结晶裂纹的影响因素产生热裂纹必须具备冶金因素（成分、偏析…）和力的因素（金属热物理性质、

4、焊件拘束度、焊接工艺等）。相图的结晶温度区间越大（即液态存在的时间越长），产生热裂纹的可能性越大（图5－19）。影响相图结晶温度区间大小与合金的含量有关。（1）相图类型和结晶温度区的大小（1）由于焊接是在非平衡条件下结晶，结晶温度区间要偏离平衡条件下的结晶温度区间，因此最大结晶裂纹可能发生在低合金含量区（图5－19虚线）。各种状态图对产生结晶裂纹倾向的规律（图5－20）。相图类型和结晶温度区的大小（2）对凝固温度范围的影响；对形成低熔点相的影响（尤其是S、P）。对产生结晶裂纹的影响比较大的合金是一些能形成低熔点共晶的合金元素，熔点

5、越低、数量越大，裂纹倾向越大。（2）合金因素对产生结晶裂纹的影响（1）1）硫、磷：S、P可扩大Fe的结晶区间（图5－21），并能与Fe形成多种低熔点共晶。合金因素对产生结晶裂纹的影响（2）2）碳：碳在δ相中的溶解度大于γ相（表5－4），所以含碳<0.10（无包晶反应）的钢不易发生热裂。合金因素对产生结晶裂纹的影响（4）碳是易偏析元素，并能加剧其它元素的有害作用（如S、P等）。3）锰：Mn有脱硫作用，生成高熔点MnS（1600℃），生产的MnS为球状。合金因素对产生结晶裂纹的影响（5）随着钢中含碳量增加，Mn/S也应提高。否则影响M

6、n的脱硫效果。含碳量越高，S的危害越大（图5－23）。4）硅：Si是脱氧元素，但焊缝中Si>0.4％时，容易形成硅酸盐夹杂，造成裂纹源，从而增加裂纹倾向。合金因素对产生结晶裂纹的影响（6）5）钛、锆、稀土：Ti、Zr、RE脱硫的效果比Mn好得多，有良好的消除结晶裂纹作用，但它们也是强脱氧元素。氧化稀土也有脱硫作用。6）镍：Ni和S形成低熔点共晶（NiS2645℃），易于引起结晶裂纹。(7)铜：铜易引起热裂纹，如黄铜钎焊20钢引起的裂纹。合金因素对产生结晶裂纹的影响（7）焊缝晶粒大小、形态和方向对抗裂性有很大影响。晶粒越粗大、柱状晶

7、方向越明显，产生结晶裂纹的倾向就越大。所以细化晶粒有利于打破液膜的连续性，是减小结晶裂纹的有效措施。（3）结晶组织对结晶裂纹的影响（1）1冶金因素（1）控制焊缝中硫、磷、碳等有害杂质含量尽量减少低熔点共晶的数量。S、P的最大含量取决于被焊金属，一般低碳钢、低合金钢S、P<0.05％，高合金钢<0.04％，不锈钢<0.02％或更低。对重要焊接构件应采用碱性焊条或焊剂，以进一步减小有害杂质含量。三、防止结晶裂纹的措施从冶金因素和工艺因素（减少应力）两方面着手。加入细化晶粒元素（Ti、Mo、V、Nb）细化晶粒。（2）改善焊缝组织对A体不

8、锈钢焊接可采用A+δ双相组织焊缝（δ~5％），以减少结晶裂纹和提高焊缝抗晶间腐蚀能力。选用合理的焊接工艺，如焊接工艺参数、预热、接头型式、焊接顺序等，目的是尽量减少焊缝的拉伸应力。2抗热裂的工艺措施（1）焊接工艺参数焊接热循环产生的拉伸应力引起应变