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文檔簡介

1、裂紋按產(chǎn)生條件分裂紋按產(chǎn)生條件分再熱裂紋再熱裂紋層狀撕裂層狀撕裂應(yīng)力腐蝕裂紋應(yīng)力腐蝕裂紋材料種類材料種類: 雜質(zhì)較多的碳鋼、低合金鋼焊縫中;雜質(zhì)較多的碳鋼、低合金鋼焊縫中; 單相單相A A鋼、鎳基合金和某些鋁合金焊縫中。鋼、鎳基合金和某些鋁合金焊縫中。熱影響區(qū)或多層焊層間熱影響區(qū)或多層焊層間金屬受熱循環(huán)作用金屬受熱循環(huán)作用晶界低熔點(diǎn)共晶重熔晶界低熔點(diǎn)共晶重熔塑性和強(qiáng)度塑性和強(qiáng)度拉應(yīng)力作用,沿奧氏體晶界開裂拉應(yīng)力作用,沿奧氏體晶界開裂.材料種類:材料種類:焊焊CrCr、NiNi的高強(qiáng)的高強(qiáng)鋼,鋼,A A鋼、鎳基合鋼、鎳基合金等金等多邊化裂紋多邊化裂紋在固相線以下在固相線以下的高溫階段的高溫階段缺

2、陷聚集形成多邊化邊界缺陷聚集形成多邊化邊界高溫下強(qiáng)度、塑性差,拉力作用,沿高溫下強(qiáng)度、塑性差,拉力作用,沿多邊化邊界開裂多邊化邊界開裂材料種類:材料種類:純金屬或單相奧氏體合金純金屬或單相奧氏體合金焊縫或熔合區(qū)存在晶格焊縫或熔合區(qū)存在晶格缺陷(位錯和空位)缺陷(位錯和空位)+溫度和應(yīng)力溫度和應(yīng)力形成機(jī)理形成機(jī)理影響因素影響因素防止措施防止措施熱處理強(qiáng)化鋁合金焊縫中的結(jié)熱處理強(qiáng)化鋁合金焊縫中的結(jié)晶裂紋晶裂紋經(jīng)歷經(jīng)歷液態(tài)液態(tài) 液固狀態(tài)液固狀態(tài)固液狀態(tài)固液狀態(tài) 固態(tài)固態(tài)低熔點(diǎn)低熔點(diǎn)共晶液共晶液態(tài)薄膜態(tài)薄膜脆性溫脆性溫度區(qū)間度區(qū)間收收 縮縮應(yīng)應(yīng) 力力拘束拘束結(jié)晶裂紋結(jié)晶裂紋金屬凝固過程中的脆性溫度區(qū)金

3、屬凝固過程中的脆性溫度區(qū)TL液相線液相線 TS固相線固相線 TB脆性溫度區(qū)脆性溫度區(qū)塑塑性性TBTS TLTHTSab溫度溫度T固相固相固液固液液固液固液相液相13圖圖11-48 產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的條件產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的條件e應(yīng)變應(yīng)變 p塑性塑性 TL液相線液相線 TS固相線固相線TB脆性溫度區(qū)脆性溫度區(qū) THTB上限上限 TSTB下限下限TB應(yīng)變應(yīng)變e , 塑性塑性pT/TLTHTSTSpmin123e f(T)p(T) 脆性溫度區(qū)脆性溫度區(qū) TB 越大越大,收縮應(yīng)力的作用時間就越長,收縮應(yīng)力的作用時間就越長,產(chǎn)生的應(yīng)變量越大,產(chǎn)生的應(yīng)變量越大,形成熱裂紋的傾向越大形成熱裂紋的傾向越大。TB內(nèi)金屬的

4、塑內(nèi)金屬的塑性性pmin越低,產(chǎn)越低,產(chǎn)生熱裂紋的傾生熱裂紋的傾向越大。向越大。 TB 內(nèi)的內(nèi)的應(yīng)變增長率應(yīng)變增長率 e e/T 越大,越容易產(chǎn)生裂紋越大,越容易產(chǎn)生裂紋。線線2 所對應(yīng)的所對應(yīng)的 e/T 為臨界應(yīng)變增長率,用為臨界應(yīng)變增長率,用“CST”表示。表示。CST 越大,材料對熱裂紋敏感性越小。越大,材料對熱裂紋敏感性越小。 下一頁 S點(diǎn)合金成分點(diǎn)合金成分晶粒的大小晶粒的大小形態(tài)和取向都會影響結(jié)晶裂紋。形態(tài)和取向都會影響結(jié)晶裂紋。相在奧氏體基底上的分布相在奧氏體基底上的分布a)單相奧氏體)單相奧氏體 b)奧氏體奧氏體奧氏體奧氏體鐵素體鐵素體液態(tài)薄膜液態(tài)薄膜a)b)促進(jìn)結(jié)晶裂紋形成促進(jìn)

5、結(jié)晶裂紋形成S,P,C,Ni抑制結(jié)晶裂紋形成抑制結(jié)晶裂紋形成Mn,Si,Ti,稀土元素,稀土元素.熱裂紋傾向熱裂紋傾向 脫硫作用脫硫作用+改善硫化物的形態(tài)改善硫化物的形態(tài)薄膜狀改變薄膜狀改變?yōu)榍驙顬榍驙钐岣呓饘俚目沽研蕴岣呓饘俚目沽研?。碳碳錳錳金屬的強(qiáng)度金屬的強(qiáng)度 金屬所承受的拉伸應(yīng)力。金屬所承受的拉伸應(yīng)力。焊接脆性溫度區(qū)內(nèi)焊接脆性溫度區(qū)內(nèi):或:或:熱應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)變量熱應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)變量 焊縫的塑性儲備量焊縫的塑性儲備量冶金措施冶金措施應(yīng)力控制應(yīng)力控制1)冶金措施)冶金措施控制焊縫中有害雜質(zhì)的含量控制焊縫中有害雜質(zhì)的含量S、P0.03-0.04;焊絲;焊絲C臨界拘束度,產(chǎn)生冷裂紋。臨界拘束度,產(chǎn)

6、生冷裂紋。冶金措施冶金措施工藝措施工藝措施a) 改進(jìn)母材的化學(xué)成分b) 嚴(yán)格控制氫的含量c) 適當(dāng)提高焊縫韌性1)冶金措施)冶金措施2)工藝措施)工藝措施適當(dāng)預(yù)熱嚴(yán)格控制焊接熱輸入焊后低溫?zé)崽幚聿捎枚鄬雍负侠戆才藕缚p及焊接次序a) 適當(dāng)預(yù)熱b) 嚴(yán)格控制焊接熱輸入熱輸入過大導(dǎo)致晶粒粗大產(chǎn)生粗大的熱輸入過大導(dǎo)致晶粒粗大產(chǎn)生粗大的M;c) 焊后低溫?zé)崽幚韉) 多層焊e) 合理安排焊縫和焊接次序三、其他裂紋三、其他裂紋1、再熱裂紋、再熱裂紋 焊后焊后在一定溫度范圍內(nèi)在一定溫度范圍內(nèi)重新加熱重新加熱(熱處理熱處理)裂紋。裂紋。包括:包括:消除應(yīng)力處理裂紋:消除應(yīng)力處理裂紋:某些合金鋼某些合金鋼焊后消除

7、應(yīng)力焊后消除應(yīng)力 處理處理過程中產(chǎn)生的裂紋。過程中產(chǎn)生的裂紋。應(yīng)變時效裂紋:應(yīng)變時效裂紋:高溫合金在焊后高溫合金在焊后時效處理時效處理或高溫或高溫 使用過程中伴隨時效使用過程中伴隨時效沉淀硬化沉淀硬化而而 出現(xiàn)的裂紋出現(xiàn)的裂紋指在過飽和固溶體中溶質(zhì)原子指在過飽和固溶體中溶質(zhì)原子偏聚區(qū)和由之脫溶出微粒彌散偏聚區(qū)和由之脫溶出微粒彌散分布于基體中而導(dǎo)致硬化。分布于基體中而導(dǎo)致硬化。 1)特點(diǎn):)特點(diǎn):2)材質(zhì):)材質(zhì):低合金高強(qiáng)鋼、珠光體耐熱鋼、不銹鋼等。低合金高強(qiáng)鋼、珠光體耐熱鋼、不銹鋼等。含有沉淀強(qiáng)化元素(含有沉淀強(qiáng)化元素(CrCr、TiTi、V V、NbNb等);等);在熱影響區(qū)的粗晶區(qū)域、沿

8、晶斷裂;在熱影響區(qū)的粗晶區(qū)域、沿晶斷裂;在大拘束度的厚件和應(yīng)力集中部位最易產(chǎn)生;在大拘束度的厚件和應(yīng)力集中部位最易產(chǎn)生;存在敏感溫度范圍:存在敏感溫度范圍: 低合金高強(qiáng)度鋼和耐熱鋼低合金高強(qiáng)度鋼和耐熱鋼500500700700; 高溫合金高溫合金 700900;選用含沉淀強(qiáng)化元素少的母材,并限制雜質(zhì)含量;選用含沉淀強(qiáng)化元素少的母材,并限制雜質(zhì)含量;限制熱輸入,避免晶粒粗化;限制熱輸入,避免晶粒粗化;預(yù)熱和后熱;預(yù)熱和后熱;焊材低匹配原則;焊材低匹配原則;降低殘余應(yīng)力,避免應(yīng)力集中。降低殘余應(yīng)力,避免應(yīng)力集中。軋制母材軋制母材的的分層的夾雜物分層的夾雜物( (特別是硫化物夾雜物)特別是硫化物夾雜

9、物)焊接時產(chǎn)生的焊接時產(chǎn)生的垂直軋制方向的應(yīng)力垂直軋制方向的應(yīng)力+1 1)材質(zhì):在大厚度低合金高強(qiáng)鋼。)材質(zhì):在大厚度低合金高強(qiáng)鋼。典型的層狀撕裂典型的層狀撕裂選材:用具有抗層狀撕裂的鋼材選材:用具有抗層狀撕裂的鋼材 。設(shè)計(jì)和工藝上設(shè)計(jì)和工藝上: 避免單側(cè)焊縫;避免單側(cè)焊縫; 焊接量少的對稱角焊縫取代焊接量大的全焊透焊縫;焊接量少的對稱角焊縫取代焊接量大的全焊透焊縫; 在承受在承受Z Z向應(yīng)力的一側(cè)開坡口;向應(yīng)力的一側(cè)開坡口; T T形接頭的橫板上預(yù)先堆焊一層低強(qiáng)的熔敷金屬;形接頭的橫板上預(yù)先堆焊一層低強(qiáng)的熔敷金屬; + 拉應(yīng)力拉應(yīng)力裂紋裂紋。特定腐蝕特定腐蝕介質(zhì)介質(zhì)無明顯的均勻腐蝕痕跡,無明顯的均勻腐蝕痕跡,呈龜裂狀呈龜裂狀 ;斷口有金屬光澤,脆斷特征;斷口有金屬光澤,脆斷特征;焊縫或熱影響區(qū),沿晶或穿晶焊縫或熱影響區(qū),沿晶或穿晶開裂;開裂;2)材質(zhì):)材質(zhì): 低碳鋼、低合金鋼、鋁合金、黃銅、低碳鋼、低合金鋼、鋁合金、黃銅、 奧氏體不銹鋼以及鎳基合金等奧氏體不銹鋼以及鎳基合金等 1

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