16mn钢产生焊接裂纹的原因与预防毕业论文

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1、河南机电高等专科学校毕业论文1绪论目前，焊接技术广泛应用在工业生产中的各行各业，这种技术在生产领域无论是从产品质量，还是从工业效益的角度来讲，都是其他任何技术无法取代的。虽然焊接技术是通过加热或加压，或者两者并用并且用或不用填充材料使工件达到结合的一种方式，但是这种技术伴随着工件的加热、熔化、融合、冷却的过程，那么必然会在环境和应力作用下产生缺陷。1.1概述在焊接过程中，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。焊接缺陷种类很多，有些是因施焊过程中的操作不当或焊接参数不正确造成的，如：咬边、烧穿、焊缝尺寸不

2、足、未焊透等；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、裂纹等，这些缺陷与母材和焊接材料的化学成分有着密切的关系。16Mn钢属于合金结构钢，是在碳素钢的基础上加入一种或几种合金元素冶炼而成。加入合金元素的目的，是在保证足够的塑性和韧性的基础上获得较高的强度或满足结构工作条件提出的某些特殊要求。在16Mn钢的焊接中产生缺陷主要侧重在焊接裂纹方面，同时焊接裂纹也是这种钢产生焊接缺陷中最严重的一种。目前，在焊接结构制造中，16Mn钢主要用于制造压力容器、桥梁、船舶、大型金属结构及矿山冶金设备上的大型零部件。

3、1.2焊接缺陷的分类由常见金属材料的焊接可知，缺陷主要分为两大类：焊件使用时发生的缺陷，焊接过程缺陷。1．焊件使用时发生的缺陷，这种缺陷通常指焊接热循环损伤到焊道或邻近的热影响区而造成焊件性质劣于母材。当焊件使用时，破裂起始于这些缺陷存在原位置。比较常见的缺陷有碳钢或低合金钢的热影响区晶粒受热而长大造成韧性显著下降，析出硬化型材料的热影响区。第31页共31页河南机电高等专科学校毕业论文因过度时效而使强度降低。冷作硬化型材料的热影响区，因冷作作用消失而使强度降低。2．焊接过程缺陷，这类缺陷发生于焊接进行中或焊接完成后，常见的缺陷有

4、裂纹、气孔、夹渣、凹陷、熔焊不足、渗透不足等。这类缺陷的存在可能造成焊件无法使用。这其中又以裂纹最为严重。裂纹因发生的温度不同有如下几种：冷裂纹（氢裂纹）、焊后热处理裂纹（再热裂纹）、延性不足裂纹、热裂纹和层状撕裂等。1）冷裂纹常出现在碳钢和合金钢的焊接中，但在焊接双相不锈钢有是也出现冷裂纹。虽然产生冷裂纹的原因还没有完全了解，这种裂纹已大部分可以控制。最有效的方法是减少氢含量、预热，控制热输入及利用焊后热处理。只要材料和接头方式确定，目前已有简单的方法可以在预热温度、热输入范围、焊后热处理的温度和时间等方面来防止产生冷裂纹。2

5、）焊后热处理裂纹出现在焊后应力消除热处理的加热过程中，这种裂纹发生于镍基合金、不锈钢和少数合金钢。机械化焊接方法同精密焊接设备结合的方法可以防止坡口发生位移，避免焊接区在能量集中的作用下产生明显的扩张应力。扩大射束能源利用范围和制订合理的焊接后热处理规范，可以满足焊缝金属的力学性能，从而满足材料的可焊性。设计制造高效的焊接装置可以提高焊接效率，需要对焊接构件通电流加热焊接区，为此要制订适当工艺。除此外，要对材料分析之后掌握其焊接性能可能会出现的裂纹，采取相应的必要措施进行焊后热处理等消除焊缝在冷却过程中产生应力而造成的各种裂纹。

6、3）层状撕裂是一种出现在钢的轧制方面的一种特殊裂纹，对于这种裂纹除要在焊接工艺方面采取措施外，主要还是在选材方面，主要是改变因焊接过程中结晶组织产生的应力方向上下功夫。本论文用金属材料的焊接性及熔焊原理的基础知识，首先根据常见焊接应力与变形、热裂纹、层装状撕裂、冷裂纹等，分析其影响因素，然后根据焊接缺陷产生原因，在焊接材的选择、焊接结构的设计和焊接工艺的编制采取相应的对策。第31页共31页河南机电高等专科学校毕业论文2焊接裂纹的分类在焊接生产中，由于母材和接构形似不同可能出现各种各样的裂纹。然而其分类方法很多，可按裂纹走向产生区

7、域及产生的条件划分常按其产生的条件可分为：焊接热裂纹、焊接冷裂纹、消除应力裂纹、层状撕列等。2.1焊接热烈纹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高温区产生的裂纹。焊接热烈纹又可分为：结晶裂纹、液化裂纹、高温失塑性裂纹。2.1.1结晶裂纹结晶裂纹又叫凝固裂纹，主要产生于焊缝凝固过程中，当冷却到固相线温度附近时，由于凝固金属的收缩残余金属不足而不能及时填充，在应力作用下发生晶间开裂，如下图2－1所示：图2-1结晶裂纹结晶裂纹主要产生在含杂质（S、P、C、Si）偏高的碳钢、低合金钢以及单相奥氏体钢镍基合金与某些铝

8、合金的焊接中。一般沿焊缝树枝晶状的交界处发生和扩展常见于焊缝中心沿焊缝长度扩展的纵向裂纹有时也分布在两个树枝晶粒之间。第31页共31页河南机电高等专科学校毕业论文2.1.2高温液化裂纹高温液化裂纹在高温下产生，钢材和多层焊的间金属含有低熔点化合物经重新熔化在收缩