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焊接裂纹及防止.pptx


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一、结晶裂纹的形成机理
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、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<(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)。

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