焊接热裂纹与母材晶粒粗大的关系讨论
2008年(第7卷)总目次
第１ 期
构建政产学研合作 创新人才培养模式 …… ……………… …………………… …………… 刘全胜 ， 陈玉平 ， 王怀宝（ １ ｏ） 高职专业教学 资源库与 图书馆数字资源建设 …… ………………… ………………… …… …………………… 姜敏凤 （３ ０） 计算机应用技术专业工学结合人才培养模式 … ………………… …………………… ………………………… 周志德（６ ０） 切实加强实验 （ ） 的环境建设 ………………… ……………………………………………… ……………… 周陆飞（Ｏ 训 室 １） 无锡职业技 术学 院课程模块库的建设 ………………… ……………………………… …… …… ……………… 顾 惠明（２ １） 阿根廷职业教育考察情况及随想 ……… ………… …………… ………… ………… ………… ……… 傅 筠 ， 王 颖 （４ １） 高职学生就业 的特点与对策 ………………… …………………………………………………… …… ………… Ｉ 冻耀庆 （７ １） 高职学生创业必备的综合能力 及其 培养 …… ……………… …… ……………………………… ……………… 丁邦俊 （９ １） 关于高职工学结合教材建设的思考 …… …………………… ……………………………………………… …… 陈桂梅 （２ ２） 高职院校校 园文化建设的现状 及对 策 … …… ……………… ………………………………………… …… …… 陈群辉 （５ ２） 自混合 干涉对分布反馈激 光器线宽 的影响 ……… …………………… …………………… … 张银阁 ， 王 鸣， 周俊萍（ ８ ２） 机器人操作臂逆运动学分析 ………………… …………………………………………………… …… ………… 周广宏 （ １ ３） 基于．Ｅ Ｎ Ｔ技术 “ 多媒体教学效果” 调查 系统 的设计 ……………………………………………………………… 程载和 （４ ３） Ｈ Ｍ合成及其在苯乙烯 阳离子聚合体系中的作 用 …………… ………… ………… …………… …… 宋静辉 ， Ｐ 陈奠宇 （７ ３） 传统民间艺术与现代包装设计 的融合 … …………………… ………………………………………… …… …… 鲁 华 （０ ４） 焊接热裂纹与母材晶粒粗大的关 系讨论 …… ……… ……… ……… ……… ……… …………… …… 严 勇 ， 汪 浒（ ２ ４） 穷举法 与粒子群算法的 比较 … …………………… ………………………………………………………… …… 王得燕（ ４ ４） 校 园网计费系统研究与设计 …… …………………………… …… ……………………………………………… 吴 伟（ ６ ４） 对 高职 院校人力资源管理 的思考 … ………… …… …………… ………… …………… ………… …… 于学甫 ， 胡全裕（ ９ ４） 加强高职党建工作 推进 和谐校 园建设 …… ……… ……… ……… ……… ……… …………… …… 葛志亮 ， 王金娟（ １ ５） 论 院校二级研究生德 育工作 的实践途径 …… ………… …… ……… ………… ………… ………… … 李凌锋 ， 陈延杰（ ３ ５） 论项 目团队精神的构件 … ………… …………… ………… ………… …………… ……………… …… 许爱丽 ， 董吉松（ ５ ５） 管理者最需要的是慧眼和点子 ………… ……………………………… …… …… ……………………………… 王雅琴（ ７ ５） 我 国网络教育应 用现状及对策探析 ……………… …………………… …… …… ……………………………… 刘海波（０ ６） 社会主义市场经济条件下 的主导价值观 ……………… …………………… …………………………………… 王 占东（ ２ ６） 激励理论在大学英语教学 中的应用 ……… ……… …… ……一…… ………… ………… …………… 黄文杰 ， 韩玉强（５ ６） 关 于高职数学教学改 革的几点思考 ………… …………………… ……………………………………………… 朱 翔（７ ６） 过程装备与控制工程专业本科教学 的思考 ……… ……… ……… ……… ……… ……… ………… 宋春芳 ， 王曙光（９ ６） 机械制图与 Ａ ｔＣ Ｄ融合教学模式优化研究 …………… ………… ………… ……………… …… 尤惠媛 ， ｕ Ａ ｏ 王定保（ １ ７） 华为一 Ｃ Ｍ 实验室建设 …… …………………… …………………… ………………… ……………… 闾立新 ， ３Ｏ 张 燕（３ ７） 《 建筑制 图与计算机绘图》 课程教学的思考 ……… ………… …… ………… ……… …… …………… 王 俭 ， 伟 （５ 王 ７） 外贸英语实践教学模式 的探索与实践 ………………… ………………………… …… ………………………… 张淑芳（７ ７） 《 计算机网络》 课程改革的实践与探 索 ………… ……… ……… ……… ………… ………… ………… 张艳红 ， 周沿海 （９ ７） 跨文化交 际中的语用失误 ………… ………… ………… …………… ………… ………… …………… 舒 琼 ， 雷 卿（ １ ８） 国外叙 事研究应用及进展 …………………… ………………………………………………………… ………… 贾 飞（４ ８） 追求爱情和幸福 的“ 叛女 ”…………………… …………………………………………………… …… ………… 邹 云虹 （７ ８） 《 老残游记》 音乐描写的独特魅力 ……………………… ………………………………………… …… ………… 陈 今 （９ ８） 浅论建设工程价款优先受偿权 的理解与适用 ……… …… ………………… ……………………………… …… 张 字 （ １ ９） 论斯宾诺莎 的神学观 ……………………………… …… …………………………………………………… …… 陈 勇 （４ ９）
xy-焊接缺陷习题
德州职业技术学院
焊接冶金缺陷习题课
6、焊接热影响区 答：熔焊时在集中热源的作用下，焊缝两侧发生组 织和性能变化的区域。 7、延迟裂纹 答：不是在焊后立即出现的冷裂纹。· 8、结晶裂纹 答：焊缝结晶过程中，在固相线附近，由于凝固金 属的收缩，残余液体金属不足而不能及时填充， 在用力作用下发生沿晶开裂，故称结晶裂纹。
金属熔焊原理
德州职业技术学院
Байду номын сангаас
焊接冶金缺陷习题课
四 简答题 1、高强钢焊接时产生延迟裂纹的原因主要是什么？ 答：高强钢焊接时产生延迟裂纹的原因主要是： （1）钢种的淬硬倾向； （2）焊接接头的含氢量及其分布； （3）焊接接头的拘束应力。
金属熔焊原理
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焊接冶金缺陷习题课
2、防止延迟裂纹的冶金措施有哪些？ 答：（1）选用低碳微量多合金化的母材； （2）降低焊缝含氢量：选用低氢焊接材料，烘干焊 条消理焊件焊丝，采用低氢焊接方法； （3）加入某些合金元素，提高焊缝金属的塑性； （4）采用奥氏体组织的焊条焊接某些淬硬倾向较大 的低合金高强钢
金属熔焊原理
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焊接冶金缺陷习题课
6、气泡的生核的基本条件是液态金属中有过饱和的 气体。（ ） 7、氢气孔多出现在焊缝表面，断面形状多为螺钉状 ，从焊缝表面看呈圆喇叭口形，气孔的四周有光 滑内壁。（ ） 8、氮气孔一般成堆出现，形似蜂窝。（ ）
9、 CO气孔是析出性气孔。（ ）
10、 H气孔是反应性气孔。（ ）
焊接冶金缺陷习题课
10、简述裂纹的危害。 （1）减少了焊接接头的有效工作截面，降低承载 能力。 （2）造成了严重的应力集中，既降低疲劳强度。 （3）造成泄漏。 （4）表面裂纹容易造成或加速结构的腐蚀。 （5）留下隐患，使结构变得不可靠。
裂纹分类-热裂纹讲解
(1)硫和磷 硫、磷几乎在各类钢中都会增高结晶裂纹的倾向，即使 是微量存在，也会使结晶区间大为增加。 硫和磷在钢中还能引起偏析。元素的偏析程度可 用下式表示：
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(2) 碳 碳在钢中是影响结晶裂纹的主要元 素，并能加剧其他元素的有害作用(如硫、 磷等)。国际上采用碳当量作为评价钢种 焊接性的尺度，可见碳的重要影响。
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以上仅从三个方面概要地讨论了冶 金因素对产生结晶裂纹的影响，它们之 间往往是相互影响、错综复杂的，有时 还是矛盾的。总之，对于结晶裂纹的机 理，影响因素等均须作进一步研究。
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(二)力学因素对产生结晶裂 纹的影响
产生结晶裂纹的影响因素是很复杂 的，但概括起来主要是冶金因素和力学 因素，二者之间既有内在的联系，又有 各自独立规律。对于各种情况下，产生 结晶裂纹的条件必须是冶金因素和力学 因素共同作用，二者缺一不可。
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是否产生结晶裂纹主要决定于 以下三个方面
a. 脆性温度区TB的大小 TB越大，由于焊缝收缩产生拉伸应力的作用时间也越 长，产生的应变量也越大，故产生结晶裂纹的倾向也 就越大。 TB大小主要决定于焊缝的化学成分、低熔共 晶的性质及分布、晶粒大小及方向性等。
b. 在脆性温度区内金属的塑性 在TB内焊缝金属的塑性越小，就越容易产生结晶裂纹。 c. 在脆性温度区内的应变增长率 在TB内，随温度下降，由于收缩产生的拉伸应力增大， 因而应变的增长率也将增大，这就容易产生结晶裂纹。
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(一)冶金因素对产生结晶裂纹 的影响
所谓纳晶裂纹的冶金因素主要是合 金状态图的类型、化学成分和结晶组织 形态等 1．合金状态图的类型和结晶温度区间
试验研究表明，结晶裂纹倾向的大小是随合金状态图结 晶温度区间的增大而增加。
不锈钢是否需要焊后热处理
不锈钢是否需要焊后热处理焊后热处理的作用：通过焊后热处理可以解决焊接残余应力，软化淬硬区，改善组织，减少含氢量，从而降低焊接接头的延迟裂纹倾向。
问题案例：既然焊后热处理可以解决焊接残余应力，那是否所有的金属材料都需要焊后进行热处理？某石化公司高温高压渣油加氢装置TP347厚壁管道（ø427×50）焊后经RT射线检测未发现超标缺陷，但经过稳定化热处理后却发现大量裂纹。
以下介绍两个定义：焊接热裂纹与再热裂纹。
定义①焊接热裂纹分为两种，其一为凝固裂纹(或叫结晶裂纹)，结晶裂纹是焊接熔池在次结晶晶界的开裂，一般发生在凝固线温度(T,)区间，结晶裂纹只出现在焊缝中，尤其易出现在弧坑中，此时也叫弧坑裂纹；其二为液化裂纹，液化裂纹是紧靠熔合线的近焊缝区过热段的母材晶界被局部重熔、出现晶间液膜分离，在收缩应力的作用下产生的裂纹，液化裂纹常出现在近焊缝区。
无论是晶界裂纹还是液化裂纹，都具有沿晶开裂的特点。
热裂纹的微观特征表现为：晶粒有明显的树枝状突出，晶间面圆滑，断口有明显的氧化。
热裂纹一般比较细小，它既可能出现在焊缝表面，也可能出现在焊缝金属内部。
347/H比321/H等更容易出现热裂纹的主要原因：铌是强烈的氮化物和碳化物形成元素，可明显提高钢的室温性能和高温性能。
铌还是一种细化晶粒的元素，含微量的铌（例如0.03%）就能显著细化钢材的晶粒，并提高钢的室温抗拉强度。
而高的强度对抗热裂反而不利。
铌与铁、碳等元素易形成低熔点共晶物，增加焊缝金属的热裂纹倾向，工程上，347/H不锈钢中的Nb/C应不小于10，但铌含量不宜超过1%。
定义②再热裂纹是指焊后对焊接接头再次加热时所产生的开裂现象。
再热裂纹常发生在靠近再结晶温度的温度区间，它与液膜无关，而是由于再结晶导致的晶界韧性陡降，在焊接残余应力发生应力松弛时引起的应变超过晶界金属的变形能力而导致的开裂。
再热裂纹的产生有两个条件：(1）存在焊接残余应力或外载荷引起的应力集中。
S31008焊接过程中出现的裂纹及解决
S31008焊接过程中出现的裂纹及解决摘要：本文主要探讨了S31008焊接过程中的主要问题，进而分析了S31008出现焊接问题的原因，讨论了S31008焊接问题的主要解决措施，以期能够提高S31008焊接的效果。
关键词：S31008；焊接；问题；解决一、前言目前，在无锡有几百家压力容器制造厂家，但大部分制造厂制造的产品，如反应釜、换热器、储罐、塔器等，而所用钢材仍然为最常用的材料，不锈钢为S30408、S31603、S32168，碳钢为Q345R、Q235-B、20等。
但是随着社会经济的高速发展，用户对压力容器的要求越来越高，体积一个比一个大，承受的压力从低压向高压、超高压发展，对承载的物料的要求也越来越严苛，例如生产盛放的物料为甲酸钠溶液，因为甲酸钠溶液有一定的腐蚀性，所以采用S31008不锈钢板做为承载设备。
二、S31008焊接过程中出现的焊接裂纹在生产中采用的钢板为S31008具体如下：标准牌号 C Si Mn P S Ni Cr Mo Cu 其他GB24511-2009 S31008 0.04~0.08 ≤1.5≤2.00≤0.035≤0.0219~22 24~26 - - -采用的焊条具体如下标准牌号 C Si Mn P S Ni Cr Mo Cu 其他GB/T983-2012 E310-16(A402 0.08~0.2 ≤0.75 1.0~2.5 ≤0.03≤0.0320~22.5 25~28 ≤0.75≤0.75-钢板的厚度30mm,焊条为A402，直径4.0mm，坡口为X型，直径4.0的焊接参数如下：I=140-160A U=22-24V v=240-280mm/根层间温度≤100℃。
在焊接过程中，在每一根焊条收弧后，都会出现裂纹如图而同样的条件下，板材不变，焊条仍然是A402，坡口形式改U型，焊接参数不变，在施焊过程中每一根焊条收弧后，都会出现如上图中的裂纹，因为裂纹在收弧后立即出现，所以肯定为热裂纹。
q235·a·f钢焊接热裂纹产生的原因及对策
疋科技_虱Q235A F钢焊接热裂纹产牛的原因及对策赵志强(徐州技师学院，江苏徐州221000)喃要]Q235A F这种低碳钢总体上来说焊接}生优良。
但少数情况下焊接会有热裂纹出现，热裂纹的产生与焊材或母材中碳、硫、磷含量过高都有关。
为避免热裂纹的出现，必须减少碳、硫、磷溶入焊缝，可以采用碱}生焊条焊接等措施加以解决。
哄键词]Q235A F；热裂纹；对策Q235A F钢是屈服强度为235M Pa，质量等级为A级，沸腾法脱氧的低碳钢。
它属于普通碳素结构钢的范畴。
按G B700—88要求其舍碳量为014％～022％，另外含有O．3％～065％的锰和不大于030％的硅两种有益元素以及不大于0050％的硫和不大于0045％的磷两种杂质元素。
总体来说这种钢C、M n、S i含量少，碳当量值很低，通常情况下其焊接性能优良，整个焊接过程不需要采取特殊工艺措施，即可获得满意的焊接接头。
但在少数情况下，其焊接性也会不好，焊接时也可能会有裂纹产生。
去年春季开学时，我校购进一批12m m厚Q235A F钢板和一批E4303焊条，对学生进行焊条电弧焊板对接V型坡口立焊单面焊双面成形课题实训I时，就出现了在焊缝中产生裂纹的现象。
裂纹集中出现在打底焊道的中间位置，特别是未填满的弧坑处。
熄弧后，稍微冷却即可看到弧坑处有裂纹产生，清除熔渣，可发现裂纹断口处有明显的氧化色彩。
据此我们判断裂纹是在焊缝处于较高温度时形成的，是热裂纹。
焊接裂纹是在焊接过程中，焊接接头局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成新界面所产生的缝隙。
它是焊接接头中最危险的焊接缺陷，其危害性极大，是焊接结构和容器发生突然破坏，造成灾难性事故的主要原因之一。
因此，也是生产中要防止的重点。
热裂纹是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时产生的，故称为热裂纹。
从金属材料断裂理论可知，焊接热裂纹具有高温沿晶断裂的性质，发生高温沿晶断裂的条件是在高温阶段晶间延性或塑性变形能力6m i n不足以承受焊缝金属凝固和高温冷却过程积累的应变量￡，即E≥6m i m时产生的。
常见焊接裂纹的解析
常见焊接裂纹的解析焊接裂纹，焊接件中最常见的一种严重缺陷。
在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界而所产生的缝隙。
它具有尖锐的缺口和大的长宽比的特征，按照形成的条件可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹和层状撕裂等四帧一、冷裂纹冷裂纹是在焊接过程中或焊后，在较低的温度下，大约在钢的马氏体转变温度（即Ms 点）附近，或300〜200C以下（或TV0.5Tm, Tm为以绝对温度表示的熔点温度）的温度区间产生的，故称冷裂纹。
冷裂又可分为延迟裂纹、淬火裂纹和低塑性脆化裂纹。
（一）产生条件1.焊接接头形成淬硬组织。
由于钢的淬硬倾向较大，冷却过程中产生大量的脆、硬，而且体积很大的马氏体，形成很大的内应力。
接头的硬化倾向：碳的影响是关键，含碳和貉虽:越多、板越厚、截积越大、热输入量越小，硬化越严重。
2.钢材及焊缝中含扩散氢较多，氢原子在缺陷处（空穴、错位）聚积（浓集）形成氢分子，氢分子体积较氢原子大，不能继续扩散，不断聚积，产生巨大的氢分子压力，甚至会达到几万个大气压，使焊接接头开裂。
许多情况下，氢是诱发冷裂最活跃的因素。
3.焊接拉应力及拘朿应力较大（或应力集中）超过接头的强度极限时产生开裂。
（二）产生原因：可分为选材和焊接工艺两个方面。
1.选材方而（1）母材与焊材选择匹配不当，造成悬殊的强度差异；（2）材料中含碳、、铝、锐、硼等元素过髙，钢的淬硬敏感性增加。
2.焊接工艺方面（1）焊条没有充分烘干，药皮中存在着水分（游离水和结晶水）：焊材及母材坡口上有油、锈、水、漆等：环境湿度过大（＞90%）；有雨、雪污染坡口。
以上的水分及有机物，在焊接电弧的作用下分解产生H,使焊缝中溶入过饱和的氢。
（2）环境温度太低：焊接速度太快；焊接线能量太少。
会使接头区域冷却过快，造成很大的内应力。
（3）焊接结构不当，产生很大的拘束应力。
（4）点焊处已产生裂纹，焊接时没有铲除掉；咬边等应力集中处引起焊趾裂纹：未焊透等应力集中处引起焊根裂纹；夹渣等应力集中处引起焊缝中裂纹。
焊缝组织观察及分析
•
实验内容及步骤
• • • • 取一焊接接头试样： 仔细观察并画出焊接接头宏观组织，分 析形成原因： 仔细观察焊接接头不同区域显微组织变 化，画出各区典型组织示意图； 结合自己的试样和其他同学的试样，比 较不同钢种，不同焊接条件下组织的变 化。
实验报告要求
实验目的 画出观察到的焊缝及热影响区各部分的组 织示意图，并注明名称、状态、腐蚀剂、 放大倍数、组织组成物。 • 焊缝组织讨论 – 联系焊接过程分析焊缝组织形成特点； – 结合本次实验材料讨论不易淬火钢和易 淬火钢特征； – 讨论焊接条件对焊接头组织的影响。 • •
焊缝组织观察及分析
王运玲
实验目的
• • 观察焊缝宏观组织，观察焊缝，热影响 区及母材金属的显微组织； 了解焊缝金相检验方法。
实验概述
• 焊接工艺一种引用极为广泛的热加工成型工艺。在现 代船舶、石油、化工、电力、机械制造、桥梁和国防 工程上，许多产品都使用焊接结构。为了仔细分析焊 缝金属组织和检查焊缝质量，除了外部检查法、机械 性能试验、χ射线和γ射线透视法、电弧检查法以及水 压试验等方法外，金相分析方法是一个重要的、占有 突出地位的手段之一。 一般把焊缝组织划分宏观组织和微观组织，因此焊缝 接头的金相检验一般也分为宏观分析和显微分析两种。 焊接接头的宏观组织 可分为三个部分：（1）中心 焊缝区；（2）靠近焊缝的热影响区（3）母材金属。
实验概述
• 不易淬火钢的热影响区组织
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图8-1为焊接热影响区和铁碳相图之间的关系。以此来分析20钢 焊接热影 响区的组织变化。组织发生显著变化热影响区分为四个区域。 （1）熔合区 即融合线附近焊缝金属到基体金属的过渡部分，温度处在固 相线附近与液相线之间，金属处于局部熔化状肪，晶粒十分粗大，化学成 分和组织极不均匀，冷却后的组织为过热组织，呈典型的魏氏组织。这段 区域很窄（0.1-1mm）,金相观察实际上很难明显的区分出来，但该区对于 焊接接头的强度、塑性都有很大影响，往往熔合线附近是裂纹和脆断的发 源地。 （2）过热区（粗晶粒区）加热温度范围Tks-Tm(Tks为开始晶粒急剧长大 温度，Tm为熔点)，当加热至1100℃以上至熔点，奥氏体晶粒急剧长大， 尤其在1300℃以上，奥氏体晶粒急剧粗化，焊后空冷条件下呈粗大的魏氏 组织，塑性、韧性降低，使接头处易出现裂纹。 （3）正火区（细晶粒区）即相变重结晶区，加热温度范围AC3- Tks之间， 约为900-1100℃，全部为奥氏体，空冷后得到均匀细小的铁素体+珠光体 组织，相当于热处理中的正火组织，故又称正火区。 （4）部分相变区，即不完全重结晶区，加热温度AC1- AC3，约750900℃，钢被加热奥氏体+ 部分铁素体区域，冷却后的组织为细小铁素体+ 珠光体+部分大块未变化的铁素体，晶粒大小不均匀。