金属熔焊原理ppt第六章 焊接缺陷及控制.ppt

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1、本章重点内容,1、裂纹的分类及一般特征2、结晶裂纹的形成机理、影响因素、防冶措施3、冷裂纹的形成机理、影响因素、防冶措施4、再热裂纹、层状撕裂的形成机理,焊接缺陷：焊接过程中，在焊接接头中产生的金属不连续、不均匀及其它不健全的现象。,焊接性：金属是否具有适应焊接加工（结合性能），以及在焊接加工以后是否能在使用条件下安全运行的能力（使用性能）。,第一节 焊接缺陷的分类及危害,咬边：在沿着焊趾的母材部位烧熔形成的沟槽或凹陷，称为咬边。焊接电流太大，以及运条速度不当所造成。未焊透：焊接时，焊接接头根部未完全熔透的现象，称为未焊透。坡口角度过小、间隙过小或钝边过大；焊接电流太小；焊接速度过快；电弧电压

2、偏低；焊（或焊丝）可焊性不好；清根不彻底。未熔合：熔焊时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间，未完全熔化结合的部分，称为未熔合。主要是焊接线能量太低，电弧偏吹，坡口侧壁有锈垢及污物，层间清渣不彻底等。烧穿：焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷，称为烧穿。焊接电流过大，焊接速度太慢，装配间隙过大或钝边太薄等。焊瘤：焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤，称为焊瘤。操作不熟练和运条不当，埋弧焊工艺参数选择不合适等。气孔：焊接时，熔池中的气体在凝固时未能逸出而残留在焊缝中所形成的空穴，称为气孔。,几种缺陷示例,焊接缺陷危害,1 引起应力集中2 造成脆性断裂,第二节

3、焊缝中的气孔,一、气孔的类型与分布 按气孔形成的原因，可把气孔的分类型分为两大类：表面气孔 内部气孔。表面气孔主要是由于高温下液态金属溶解了过多的气体（如氢和氮），熔池结晶时由于气体溶解度突然下降，当气泡来不及逸出时便残留在焊缝中形成气孔，主要表现为氢气孔，在对焊接区保护不好时也可能出现氮气孔。内部气孔是由于熔池中的冶金反应产生了较多的不溶于液态金属的气体（如CO、H2O）而形成的，多表现为CO气孔。,二、气孔形成的机理,1、气泡的形核 气泡的形核必须具备两个条件：一是液体金属中有过饱和的气体；二是具有形核所需要的能量。由热力学定律可知，过饱和状态会引起系统自由能的升高，这是一种不稳定的状态，

4、过饱和度越大越不稳定，气体就越容易析出形成气泡。,2、气泡的长大（1）气泡长大的必要条件 气泡长大的必要条件是其内部压力足以克服阻碍其长大的外部压力，即：php0式中 ph 气泡的内部压力（101kpa）；p0租碍气泡长大的外部压力（101kpa）。（2）气泡的长大速度 上式仅是气泡长大的理论条件，但在熔池中能否形成宏观的气体补充。若补充的气体主要来自于周围的液体，则气泡长大的速度可用下式计算：Vg=DCl/rCg 式中 Vg气泡的长大速度；D气体的扩散系数；Cl气体在液体金属中的过饱和度；r气泡半径；Cg单位体积气泡中的气体量。,3、气泡的上浮 在熔池中形成具有宏观尺寸的气泡后，能否滞留于焊

5、缝中形成气孔，还取决于气泡能否从液体熔池中浮出。气泡上浮与否，则由气泡浮出的速度与溶池在液态停留的时间两个因素而定。4、气孔的形成条件 形成气孔的充要条件是气泡上浮速度小于溶池结晶速度。,夹杂物的种类 氧化物夹杂 氮化物夹杂 硫化物夹杂,第三节 焊缝中的夹杂物,焊缝隙中的夹杂是由于焊接冶金反应形成的,防止形成夹杂物的措施,1 正确选择符合化学成分要求的母材和焊接材料2 正确地选择焊条、焊剂与药芯焊丝的渣系3 采用正确的焊接工艺：（1）选用合适的焊接工艺参数，保证熔渣上浮所需的时间。（2）多层焊时，应注意清除前层焊缝的熔渣。（3）手工电弧焊时，应注意焊条作适当的摆动，以利于熔渣上浮。（4）操作时

6、应注意保护熔池，以防止空气侵入液态金属。,一 焊接裂纹的分类及特征,二 焊接热裂纹,第四节 焊接裂纹,三 焊接冷裂纹,四 再热裂纹,五 层状撕裂,六 应力腐蚀裂纹,焊接结构产生裂纹轻者需要返修，浪费人力、物力、时间，重者造成焊接结构报废，无法修补。更严重者造成事故、人身伤亡。如1969年有一艘5万吨的矿石运输船在太平洋上航行时，断裂成两段而沉没，在压力容器破坏事故中，有很多都是由于焊接裂纹造成。因此，解决研究焊接裂纹已成为当前主要课题。,焊接裂纹的危害,越南桥梁坍塌造成大量人员伤亡,1943年美国T-2油轮发生断裂,焊缝中纵向裂纹 焊缝中横向裂纹 热影响区纵向裂纹热影响区横向裂纹 火口(弧坑)

7、裂纹 焊道下裂纹焊缝内部晶间裂纹 焊趾裂纹 热影响区焊缝贯穿裂 焊缝根部裂纹,一、焊接裂纹的分类,分类:,1.按裂纹分布的走向分,纵向裂纹,2.按裂纹发生部位分,横向裂纹 纵向裂纹 星形（弧形裂纹）,焊缝金属中裂纹 热影响区中裂纹焊缝热影响区贯穿裂纹,3.按裂纹产生本质分,1）热裂纹,产生温度：高温下存在部位：焊缝、热影响区特征：沿原奥氏体晶界开裂（均是沿晶开裂），其裂口均有明显的氧化色彩。,分类：结晶裂纹、液化裂纹和多边化裂纹,结晶裂纹 焊缝结晶过程中，在固相线附近温度，由于凝固金属的收缩，残余液体金属不足而产生。主要产生在含杂质较多的碳钢、低合金钢和单相奥氏体钢焊缝中。液化裂纹 焊接热循环

8、峰值温度作用下，在近缝区或多层焊的层间部位低熔共晶被重新熔化，在拉伸应力作用下开裂。主要发生在铬镍高强钢、奥氏体钢种，母材和焊丝中S、P、Si、C偏高时液化裂纹倾向严重。多边化裂纹 焊缝或近缝区，在固相线稍下温度的高温区，刚凝固的金属中存在晶格缺陷（形成多边化边界），使强度和塑性很差，在很小的拉伸应力下开裂。多发生在纯金属或单项奥氏体合金中。,热裂纹分类：,HAZ液化裂纹,结晶裂纹,多边化裂纹,2）冷裂纹,产生温度：大体在+100-100之间 较多发生在Ms点附近存在部位:多在热影响区，少量在焊缝。特征（断口）：冷裂纹最易发生在有一定淬硬倾向的钢种接头中（中、高碳钢，高强钢等）；宏观断口具有发

9、亮的金属光泽的脆性断裂特征。微观看：沿晶开裂，但也有穿晶（晶内）开裂，也可沿晶和穿晶混合开裂。,冷裂纹分类：延迟裂纹、淬硬脆化裂纹和低塑性脆化裂纹,延迟裂纹 在淬硬组织、氢和拘束应力的共同作用下而产生的具有延迟特征的裂纹。主要产生在含沉淀强化元素的高强钢、珠光体钢、奥氏体钢、镍基合金等钢种。淬硬脆化（淬火）裂纹 由淬硬组织，在焊接应力作用下产生的裂纹。淬硬倾向大的组织易产生这种裂纹（与氢含量关系部大）。如含碳的NiCrMo钢、马氏体不锈钢、工具钢。低塑性脆化裂纹 在较低温度下，由于被焊材料的收缩应变，超过了材料本身的塑性储备而产生的裂纹。多发生在铸铁、堆焊硬质合金。,冷裂纹分类：,冷裂纹,延迟

10、裂纹,3）再热裂纹（消除应力裂纹）,由于重新加热（消除应力热处理）过程中产生称再热裂纹消除应力裂纹。,产生温度：600700回火处理产生部位：热影响区的粗晶区特征：沿晶开裂,再热裂纹,4）层状撕裂：,由于轧制母材内部存在有分层的夹杂物(特别是硫化物夹杂物）和焊接时产生的垂直轧制方向的应力，使热影响区附近地方产生呈“台阶”状的层状断裂并有穿晶发展。,产生温度：约400以下产生部位：热影响区附近裂纹形状：平行于轧制方向的阶梯型,层状撕裂,5）应力腐蚀裂纹（SCC）：,焊接构件在腐蚀介质和拉伸应力共同作用下所产生的延迟破裂现象，称应力腐蚀裂纹。,本节结束,二、焊接热裂纹,一、焊缝中的结晶裂纹 特征、

11、产生机理、影响因素、防止措施二、热影响区液化裂纹 特征、防止措施,一、焊缝中的结晶裂纹,1.结晶（凝固）裂纹的形成机理,焊缝金属在凝固过程中，先结晶的金属较纯，后结晶的金属含杂质较多，并富集在晶界，所形成的共晶都具有较低熔点（如FeS与Fe共晶温度988）。在结晶后期，已经长大的晶粒阻碍了尚存在的液态金属的流动，低熔共晶物被排挤在柱状晶交遇的中心部位，形成“液态薄膜”，同时由于收缩而受到了拉伸应力，可能会在这个薄弱地带开裂，形成结晶裂纹。,1）产生部位：,结晶裂纹都是沿焊缝树枝状晶的交界处发生和发展的。一般产生在焊缝中心位置，最常见的是沿焊缝中心纵向开裂，有时也发生在焊缝内部的两个树枝状晶体之

12、间。,结晶裂纹,2）熔池各阶段产生结晶裂纹的倾向,简单的说，结晶裂纹的产生就在于焊缝中存在液态薄膜和在焊缝凝固过程中受到拉伸应力共同作用的结果。产生结晶裂纹原因：液态薄膜 拉伸应力 液态薄膜根本原因 拉伸应力必要条件,以低碳钢焊接为例可把熔池的结晶分为以下三个阶段,液固阶段：不会产生裂纹,固液阶段：这一区也称为“脆性温度区”即图上a、b之间的温度范围,完全凝固阶段 很难产生裂纹,在脆性温度区,焊缝承受的拉伸应力所产生的变形大于焊缝金属所具有的塑性时产生裂纹。也就是，高温阶段晶间塑性变形能力不足以承受当时所发生塑性应变量。,3）产生结晶裂纹的条件：,TB内金属的塑性 TB内金属的塑性越小，越易产

13、生结晶裂纹。,脆性温度区（TB）大小 TB大，拉应力作用时间长，产生裂纹可能性大。,TB内的应变增长率（拉伸应力的增长率）临应变率CST越大,则表示材料的热裂纹敏感性越小,越不易产生裂纹。,焊缝是否产生结晶裂纹主要决定于以下三个方面：,2.焊接结晶裂纹的影响因素,1）冶金因素 结晶温度区间（合金状态图）：合金状态图脆性温度区的大小随着该合金的整个结晶温度区间的增加而增加,裂纹倾向随结晶区间（即脆性温度区）的变化而变化。,合金元素 a)S、P,S、P增加结晶温度区间，脆性温度区间TB裂纹,S、P产生低熔点共晶，使结晶过程中极易形成液态薄膜，因而显著增大裂纹倾向。,P、S引起成分偏析。P、S偏析系

14、数K越大,偏析的程度越严重。偏析可能在钢的局部地方形成低熔点共晶产生裂纹。,钢锭中元素的偏析度Ke,返回,b）C初生相 S、P在先共析(晶)相中溶解度低，析出S、P富集在晶界上，裂纹,Mn具有脱S作用：还可使薄膜状FeS改变成球状分布，抗裂,c）Mn,C0.1%C结晶温度区间,裂纹,0.51%初生相,FeS+Mn=(MnS)+Fe,d）Si 硅是 相形成元素，利于消除结晶裂纹,相中S、P溶解度大缘故，Si0.4%易形成低熔点的硅酸盐夹杂使裂,对硫的亲合力大，形成高熔点的硫化物，消除结晶裂纹有良好的作用。,e）Ti、锆(Zr)和稀土元素,一定含量O能降低S的有害作用，形成Fe-FeS-FeO三元

15、共晶，使FeS由薄膜变成球状，裂纹,f）Ni,低熔点共晶：NiS+Ni(644)Ni会引起结晶裂纹,g）O,总之，合金元素对结晶裂纹的影响是重要的，但也是复杂的。其中C、S、P对结晶裂纹影响最大，其次是Cu、Ni、Si、Cr等。,凝固组织的形态,晶粒大小：晶粒粗大，裂纹的倾向 初生相：相裂，裂,在焊缝及母材中加入一些细化晶粒的合金元素（Ti、Mo、V、Nb、Al和稀土等），一可破坏液态薄膜的连续性，二可打乱柱状晶的方向。例如,杂质的低熔点共晶所造成的液态薄膜是产生结晶裂纹的重要因素，若将晶界的液态薄膜改变为球状的形态，抗裂性,2）力的因素,产生结晶裂纹的充分条件=,T，=,s,G,等强温度,若

16、焊缝所受拉伸应力为 随温度变化始终不超过，则不会产生结晶裂纹 产生结晶裂纹,产生结晶裂纹的充分条件,当TT0时，则，此时如发生断裂必然是晶间断裂。,产生结晶裂纹的条件是冶金因素和力共同作用，二者缺一不可,3、防止结晶裂纹的措施,1）冶金措施 控制焊缝中有害杂质的含量 限制S、P、C含量S、P0.030.04 焊丝C0.12%(低碳钢)焊接高合金钢，焊丝超低碳焊丝,改善焊缝的一次结晶 变质处理：加入Mo、V、Ti、Nb、Zr、Al 既可防止结晶裂纹，还可细化晶粒，改善力学性能,调整熔渣的酸碱度（正确选择焊条）熔渣的碱度越高，熔池中脱硫、脱氧约完全，从而不易形成低熔点化合物，降低结晶裂纹倾向。,2

17、）工艺措施,=B/H,要求：112,合理的成形系数（合理选择焊接工艺参数）,为调整成形系数，须合理选用焊接参数：电压，；电流，；线能量不变时，焊速越大，裂纹倾向越大。,合理的接头形式,熔深较大的对接和各种角接（搭接、T形接头、外角接焊缝等）抗裂性较差。,在接头处应尽量避免应力集中（错边、咬边、未焊透等），也是降低裂纹倾向的有效方法。,妥善安排焊接次序，降低拘束应力,同心圆式（不好）,平行线式（不好）,放射交叉式（好）,锅炉管板与管束的焊接次序,总的原则：尽量使大多数焊缝能在较小刚度的条件下焊接，使焊缝的受力较小。例如,一般情况下，尽可能采用对称施焊，以利分散应力，减小裂纹倾向。例如,返回,先焊

18、接短焊缝，再焊接长焊缝。,返回,二、热影响区液化裂纹,1.产生部位和特点 热影响区的粗晶区(常在熔合线的凹陷处)多层焊的层间过热区 液化裂纹是沿奥氏体晶界开裂的微裂纹（断口呈典型的晶间开裂特征），它的尺寸很小（0.5mm以下），一般只有在金相显微下观察才能发现，但常成为冷裂纹、再热裂纹、脆性破坏和疲劳强度的发源地。,液化裂纹,2.液化裂纹的形成机理,由于焊接时近缝区金属或焊缝层间金属，在高温下使这些区域的奥氏体晶界上的低熔点共晶被重新熔化，在拉伸应力的作用下沿奥氏体晶间开裂而形成液化裂纹。,3.影响因素,4.防止措施,1）控制S、P等杂质含量(选用合适的母材)2）焊接工艺上，采用小线能量，避免

19、近缝区晶粒粗化,与结晶裂纹大致相同，也是冶金因素和力学因素共同作用的结果。但也有它自身的规律，结晶裂纹倾向小的焊缝，并不一定具有良好的抗液化裂纹的能力。,三 焊接冷裂纹,一、冷裂纹的特征 二、焊接冷裂纹的形成机理 氢、淬硬倾向、拘束应力三、防止冷裂纹的措施 冶金、工艺,一、冷裂纹的特征,1.产生温度：Ms点附近 大体在+100-100之间2.产生的钢种和部位：易发生在有一定淬硬倾向的钢种接头中（中、高碳钢，高强钢等）；多在热影响区，少量在焊缝3.裂纹的走向：沿晶、穿晶4.产生时间:可焊后立即出现，也有的几小时，几天或更长时间（主要是氢的作用）,5.分布形态,1）焊趾裂纹 2）焊道下裂纹3）焊根

20、裂纹 4）横向裂纹,冷裂纹多发生在具有缺口效应的热影响区或物理化学不均匀的氢聚集局部。根部、焊趾裂纹起源于应力集中部位，沿最大应力方向，向热影响区或焊缝发展；焊道下裂纹在粗大的马氏体组织且含氢量较高的热影响区形成，走向与焊缝平行；横向裂纹走向垂直于焊缝边界。,焊根裂纹,焊趾裂纹及焊道下裂纹,横向裂纹,14MnMoVN钢冷裂纹,二、延迟裂纹的机理,延迟裂纹的三大主要因素：钢种的淬硬倾向；焊接接头的含氢量及其分布；焊接接头的拘束应力。,三个因素的作用是相互联系和相互促进的，不同条件下起主要作用的因素不同。,1.钢种的淬硬倾向,钢种的淬硬倾向主要决定于化学成分、板厚、焊接工艺和冷却条件等。碳当量越大

21、，钢种淬硬倾向越大，焊接越容易产生裂纹。其原因为：,1）形成脆硬的马氏体,焊接条件下，快速冷却时，近缝区粗大的奥氏体转变为粗大的马氏体，这种脆硬组织利于裂纹形成和扩展。不同组织对裂纹敏感性增大顺序为：铁素体或珠光体、下贝氏体、低碳马氏体、上贝氏体、高碳马氏体。,2）淬硬产生晶格的缺陷,淬硬会形成更多的晶格缺陷（主要是空位和位错），在应力和热的作用下，空位和位错会发生移动和聚集，当它们的浓度达到一定的临界值后，就会形成裂纹源。,2.氢的作用,氢是引起高强钢焊接冷裂纹重要因素之一，并且有延迟的特征，因此延迟裂纹又称氢致裂纹。,钢中含氢量分为：残余氢和扩散氢。其中扩散氢对冷裂的产生和扩展起了决定性的

22、作用。,氢的来源？,1）氢的来源及焊缝中的含氢量,氢在不同金属组织中的溶解度和扩散系数不同。,氢在奥氏体中的溶解度远比铁素体中的溶解度大，且随温度的增加而增加。因此，在焊接时由奥氏体转变为铁素体时，氢的溶解度急剧下降；而氢的扩散速度恰好相反，由奥氏体转变为铁素体是突然增大，氢在奥氏体钢中必须在高温下才有足够的扩散速度。,H的溶解度,H的扩散系数,2）金属组织对氢的扩散影响,含碳较高的钢对裂纹和氢脆有较大的敏感性。基于这点出发，焊缝金属的含碳量总是控制在低于母材，因此对焊接一般低合金钢来讲，延迟裂纹往往出现在焊接热影响区。热影响区由A向M转变时，氢便以过饱和状态残留在M中，促使这个地区进一步脆化

23、。如果这个部位有缺口效应，并且氢的浓度足够高时，就可能产生焊根裂纹或焊趾裂纹。若氢的浓度更高，可使M更加脆化，也可能产生焊道下裂纹。,3）氢在致裂过程中动态行为,4）延迟裂纹的开裂机理,当应力在uc和Lc之间，就会出现由氢引起的延迟断裂，由加载到发生裂纹之前要经过一段潜伏期，然后是裂纹的扩展，最后发生断裂。,延迟断裂时间与应力的关系,潜伏期是裂纹形成的孕育阶段，实际上是氢逐渐向开裂部位扩散、集中、结合成分子并形成一定压力的过程。当氢聚集到发生裂纹所需要的临界浓度时，便开始产生微裂。由于裂纹尖端的应力集中，促使氢进一步向尖端高应力区扩散，即裂纹扩展。氢从裂源开始孕育并形成、扩展都需要时间，因而具

24、有延迟现象。延时长短与焊接接头的拘束情况、应力集中程度、焊缝金属的扩散氢含量、冷却速度以及接头缺口处（根部或焊趾）金属的韧性等条件有关。,3.焊接接头的拘束应力,焊接条件下主要存在以下几种应力：,不均匀加热及冷却过程中所产生的热应力 与母材焊条金属的热物理性质及刚度有关金属相变时产生的组织应力 相变时组织比容不同而产生结构自身拘束条件所造成的应力 包括结构的刚度、焊缝位置、施焊顺序、构件的 自重、负载情况等,产生冷裂纹的力学行为并不是一般的平均拘束应力，而是在某一敏感部位（如有缺口、内部缺陷等）达到比平均应力更大的应力场，致使开裂。,总括以上，高强钢焊接时产生冷裂纹的机理在于钢种淬硬之后受氢的

25、侵袭和诱发，使之脆化，在拘束应力下产生了裂纹。,三、防止冷裂纹的措施,1.冶金措施,1）选用抗冷裂性能好的母材,采用低碳多种微量合金元素的低合金高强钢 采用杂质低的钢种（S、P、O、N）,2）选用低氢焊接材料和低氢焊接方法,不同级别强度级别的钢种，都有相应配套的焊条和焊丝、焊剂；CO2焊，强氧化性，低氢型焊接方法。,3）焊前烘干焊条、焊剂及清理焊丝、钢板,烘干焊条、焊剂，注意环境温度，普通低氢焊条应在350，超低氢焊条应在400450烘干2h，最好在保温箱内保存，随用随取，以防吸潮。对焊丝与钢板坡口附近的铁锈、油污等应仔细清理。,4）提高焊缝金属的塑性和韧性,通过焊接材料向焊缝过渡Ti、Nb、

26、Mo、V、B、稀土等微量元素来韧化焊缝；采用奥氏体焊条焊接某些淬硬倾向较大的中、低合金高强钢，避免冷裂纹。,选择合适的焊接线能量 q、V冷、冷裂减少。但有晶粒粗大现象预热 冷却速度 H外逸后热 消氢处理、去应力退火、正火、淬火+回火,2.工艺措施,本节结束,四、再热裂纹（消除应力裂纹）,定义：焊后再加热或高温工作时500600过程中产生裂纹称再热裂纹。,再热裂纹,2）敏感的温度范围:一般在500700低于500或高于700,再加热不易出现再热裂纹3）有大量的内应力存在，及应集中:在大拘束度的厚件或应力集中部位易产生再热裂纹4）易产生在具有沉淀强化作用的钢材中:晶界滑动微裂扩展裂纹,2.产生机理

27、,1）一般条件：e e0 产生裂纹 e 过热区局部晶界的实际塑性变形量 e0过热区局部晶界的塑性变形能力，即不产生再热裂纹的临界应变量 e实际塑性应变：接头的残余应力经再加热产生应力松驰而引起。与接头的拘束度残余应力，应力集中有关。,2）再热裂纹产生机理,晶界杂质析集弱化说 晶界析集P、S、硼化物沿晶析集,二次沉淀理论晶内沉淀强化,具有沉淀强化的元素 焊接高温时过a热区合金元素全部溶入A中，A长大.焊后冷却速度快，合金元素以过饱和形式溶入在F中，渗碳体，一般出现在位错、空位、缺陷等处。,焊后再加热时（500700）,3.影响因素,化学成分对再热裂纹的影响 晶粒度对再热裂纹的影响 焊接接头不同部

28、位和不同组织对再热裂纹的影响,1)冶金因素,2）工艺措施,预热及后热 预热裂200450，后热可降低预热温度 线能量的作用 E适当增加，减少过热区硬度，裂纹减小 低强焊缝应用 减少近缝区塑变的集中程度，有利于降低再热裂纹产生倾向 降低残余应力和避免应力集中,五、层状撕裂,1）产生的部位和形状 宏观形状：在外观上具有阶梯状的形式，由基本上平行于轧制方向表面的平台与大体上垂直于平台的剪切壁所组成。微观形状：扫描电镜观察低倍下：断口表面呈典型的木纹状，是层层平台在不同高度分布的结果 部位：母材或热影响区,1.特征及危害性,2）产生在厚板结构中,十字接头,丁字接头,角接头，平台局部地区有硅酸盐或氧化物

29、夹杂物,2.形成机理及影响因素,1）层状撕裂的形成过程,厚板结构中焊接时刚性拘束条件下，产生较大的Z向应力和应变，当应变达到超过材料的形变能力之后，夹杂物与金属基体之间弱结合面发生脱离，形成显微裂纹，裂纹尖端的缺口效应造成应力、应变的集中，迫使裂纹沿自身所处的平面扩展，把同一平面而相邻的一群夹杂物连成一平，形成所谓的“平面”。,2）与此同时相邻近的两个平台之间的裂纹尖端处，在应力应变影响下在剪切应力作用下发生剪切断裂，形成“剪切壁“，这些平台和剪切壁在一起，构成层状撕裂所持有的阶梯形状。,2.影响因素,1）非金属夹杂物的种类2）焊接Z向应力 3）母材性能 热影响区产生淬硬组织、塑性下降;加热1

30、50350出现应变时效，塑性、韧性下降4）氢的作用 氢集聚发生在夹杂物和基体界面上的氢脆引起层状撕裂,4.防止措施,1）选择母材 精炼钢 控制夹杂物 冶炼降低杂质，脱S加Ti、Zr或稀土元素，促使夹杂物破碎、球化(成本高)2）设计和工艺措施,改变接头形式、降低焊接应力应尽量避免单侧焊缝等;应尽量避免承载焊缝预热及后热加软焊道,接头形式在受力最小时即可防止层状撕裂，通过开坡口来减轻钢板Z向受承受的应力和应变。,本节结束,六 应力腐蚀裂纹,应力腐蚀的形成的条件：1 合金 2 腐蚀介质 3 拉伸应力防止和消除应力腐蚀的主要措施：1 合理选择母材 2 合理选择焊材 3 合理指定装焊工艺 4 消除应力处

31、理,1.焊缝的形状缺陷（图6-1）2.焊缝尺寸不合格（图6-2）3.咬边（图6-3）沿焊趾或焊根产生的沟槽。4.未焊透（图6-4）焊接时接头根部未完全熔透的现象。5.未熔合（图6-4）焊缝金属与母材之间或焊道金属之间未完全熔化结合的现象。,常见工艺性的的焊接缺陷：,第五节 其他焊接缺陷,厚板对接,薄板对接,6.弧坑(图6-5)焊缝尾部或接头处形成的凹陷的现象。7.焊穿(图6-6)焊接过程中熔化金属自坡口背面流出形成穿孔的现象。8.焊瘤(图6-7)熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上形成的金属瘤。,1.夹渣与夹杂物 焊后残留在焊缝中的熔渣或非金属杂质。2.气孔 焊后残留在焊缝中的气体形成的孔穴。3.焊接裂纹 焊中或焊后，接头内所出现的金属局部破裂现象。,冶金缺陷,返回,图6-1 形状缺陷,返回,图6-2 尺寸不合格,返回,6-3 咬边,返回,图6-4 未熔合和未焊透,返回,图6-5 弧坑,返回,图6-6 焊穿,图6-7 焊瘤,常见焊接缺陷,图6-8,本章结束,思考与练习,1 焊接裂纹的分类和各种焊接裂纹的防止措是什么？2 什么是焊接应力腐蚀裂纹？防止措施主要有那些？3 什么是层状撕裂？防止措施主要有那些？,