焊接热裂纹产生机理影响因素及防治措施
焊接热裂纹的产生原因及防止方法
焊接热裂纹的产生原因及防止方法一、热裂纹产生的原因分析1、焊缝中杂质和拉应力的存在因为焊缝中的杂质在焊缝结晶过程中会形成低熔点结晶。
原因是低熔点共晶物的存在.结晶时被推挤到晶界上，形成液态薄膜，凝固收缩时焊缝金属在拉应力作用下,液态薄膜承受不了拉应力而形成裂纹。
热裂纹就轻易在焊缝金属中产生.所以要控制焊缝金属杂质的含量，减少低熔点共晶物的天生。
同时由此可见结晶裂纹的产生是低熔点共晶体和焊接拉应力共同作用的结果，二者缺一不可。
低熔点共晶体是产生结晶裂纹的内因，焊接拉应力是产生结晶裂纹的外因。
2、焊缝终端部位温度的变化埋弧焊焊接时,当焊接热源靠近纵焊缝的终端部位时,焊缝端部正常的温度场将发生变化,越靠近终端其变化越大.由于引弧板的尺寸远比筒体小,其热容量也小得多,而熄弧板与筒体之间只靠定位焊连接,故可视为大部门不连续.所以终端焊缝部位的传热前提是很差的,致使该部位局部温度升高,熔池外形发生变化,熔深也将随之变大,同时熔池在高温下停留的时间也变长,熔池凝固的速度变慢,尤其当熄弧板尺寸过小、熄弧板与筒体之间的定位焊缝过短、过薄时更为明显. 焊缝外形对结晶裂纹的形成有显著的影响。
熔宽与熔深比小易形成裂纹，熔宽与熔深比大抗结晶裂纹性较高。
3、焊接线能量的影响因为埋弧焊所采用的焊接热输入量往往比其他焊接方法要大得多,焊接线能量的大小直接影响到焊缝的成形，而焊缝的成形外形又直接决定着焊缝凝固后的晶粒分布和低熔点共晶体的存在位置及受力情况，因而对结晶裂纹产生与否影响较大。
另外,焊缝的横向收缩量远比间隙的张开量要小,使终端部位的横向拉伸力比其他焊接方法要大.这对开坡口的中厚板和不开坡口的较薄板尤为明显.4、其他情况如存在强制装配,装配质量不符合要求.二、焊缝裂纹的性质及特点终端裂纹形成的部位有时为终端,有时为距终端四周地区150mm 范围内,有时为表面裂纹,有时为内部裂纹,而大多数情况是发生在终端四周的内部裂纹.裂纹与焊缝的波纹线相垂直，露在焊缝表面的有显著的锯齿外形。
再热裂纹产生机理影响因素及防治措施
再热裂纹产生机理影响因素及防治措施定义：焊后再加热消除应退火高温工作时500—600℃过程中产生裂纹称再热裂纹。
一、 再热裂纹的特征1、 热裂纹产生部位：近缝区的粗晶区，止裂于细晶区，沿晶间开裂，裂纹大部分晶间断裂，沿熔合线方向在奥氏体粗晶粒边界发展2、 产生再热裂纹具有敏感的温度范围，一般在500～700℃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。
如含Cr 、Mo 、V 等能形成碳化物沉淀相的低合金钢，易产生再热裂纹。
普通碳素钢和固溶强化的金属材料不发生。
裂纹产生，晶界滑动→微裂→扩展→裂纹二、 产生机理1、 一般条件()临c εε≥产生裂纹e —产生裂纹的晶界微观局部的实际塑性变形量e c ：产生裂纹的晶界微观局部的最大塑性形变能力 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。
c 晶界的塑性形变能力：与晶界的聚合强度（结合力），蠕变抗力，晶粒大小有关。
公式含义是若实际的塑性变形量超过最大塑性变形能力时，产生裂纹。
再热裂纹是由于晶界优先滑动导致纹成核而发生和发展的，也就是说在焊后热处理过程中，晶界处于相对弱化的状态，而晶内则处于相对强化状态。
2、 再热裂纹产生机理1）、晶界杂质析集弱化说 ①晶界析集P 、S 、n b S S 、 ②硼化物沿晶析集2）、二次沉淀理论 晶内沉淀强化在焊后加热中，晶内产生二次沉淀相，使晶内变形抗力增强，使形变向晶界集中，同时晶界由于粗大碳化物吸出合金元素？化，以及脆性杂质偏析，而大大弱化了。
上述两方面原因促成变形主要在晶界进行，当晶界实际塑性变形量大于它的临界变形能力时，导致晶界开裂。
①具有沉淀强化的元素只有与C 亲和力较强的元素才能起到沉淀强化e n r b r i F M C M W V N Z T 、、、、、、、、0C 化物稳定性②焊接高温时过热区合金元素全部溶入A 中，A 长大③焊后冷却由于冷却速度快，合金元素以过饱和形式溶入在F 中，渗碳体C F e 3，一般出现在位错、空位、缺陷等处。
热裂纹的主要产生原因及预防措施
一、什么是热裂纹热裂纹是在高温和熔池凝固过程中产生的裂纹，是焊接过程中最常见的裂纹类型，从低碳钢、低合金高强度钢，到奥氏体不锈钢、铝合金和镍基合金等都有产生焊接热裂纹的可能。
热裂纹最常见于焊缝中心，属于结晶裂纹，其形成过程主要与低熔点共晶物和拉应力有关。
二、影响热裂纹的主要因素1、焊缝金属的化学成分焊缝金属中C、S、P、Cu、Zn等低熔点元素及其化合物较多时，会促使形成热裂纹。
在焊缝凝固过程期间，这些低熔点物质容易在焊缝中央聚集偏析，当焊缝边缘结晶凝固时，焊缝中心晶粒间杂质仍处于液态膜状态，在焊缝收缩产生的应力作用下产生裂纹。
2、焊缝横截面形状当焊缝深度比宽度大时，会使凝固颗粒增长垂直于焊接中心，容易产生热裂纹，特别是高熔深的埋弧焊和药芯焊丝气保焊用于厚板窄间隙焊接时更容易发生。
建议焊道宽深比（焊缝宽度/焊缝深度）在1~1.4之间有利于提高抗裂性。
此外，凹形焊缝比凸形焊缝更容易产生裂纹，而高电压、焊接速度过快是凹形焊缝的主要成因，应尽量避免。
3、焊接应力焊件刚性大，装配和焊接时产生较大的焊接应力，会促使形成热裂纹。
三、预防热裂纹的主要措施1、冶金控制方面（1）控制焊缝中有害杂质含量严格限制母材和焊接材料中的C、P、S等有害杂质含量。
（2）改善焊缝结晶组织碳钢和低合金钢主要通过向焊缝添加某些合金元素,如Mo、V、Ti等，以改变结晶组织形态，细化晶粒从而提高抗裂性。
不锈钢则通过加入Cr、Mo等铁素体形成元素，使焊缝中形成适量铁素体，以减少P、S等有害元素在晶界上的分布，同时细化晶粒，从而有效防止裂纹产生。
（3）限制稀释率对于一些易于向焊缝转移某些有害杂质的母材，焊接时必须尽量减少稀释率，如开大坡口、减小熔深、堆焊隔离层等，尤其是中碳钢、高碳钢以及异种金属焊接时。
2、应力控制方面（1）选择合理的接头形式（2）确定合理的焊接顺序总体原则是尽量使大多数焊缝在较小的刚度条件下焊接，避免焊接结构产生较大的拘束应力。
建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防止措施
建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防止措施钢结构作为建筑工程中重要的材料之一，广泛应用于不同类型的建筑物中。
然而，在钢结构的生产和施工过程中，焊接裂纹是一个常见的问题，会导致结构的强度和稳定性受到影响，甚至可能引发严重的事故。
因此，了解钢结构焊接裂纹的产生机理，采取防止措施，对于保障钢结构的安全性和可靠性具有重要意义。
钢结构焊接裂纹的产生机理主要有以下几个方面：
1. 材料缺陷：焊接过程中，如果钢材本身就存在缺陷，比如孔洞、气孔、裂纹等，容易在焊接过程中扩大，形成焊接裂纹。
2. 焊接过程中的热应力：钢材在焊接过程中会受到热应力的影响，会产生变形和应力集中的问题。
如果应力集中过于严重，就会导致焊接裂纹的产生。
3. 焊接参数不当：焊接参数的选择不当，比如电流、电压、焊接速度等不合理，容易导致焊接温度不均匀，从而引发焊接裂纹。
为了防止钢结构焊接裂纹的产生，可以采取以下措施：
1. 选择质量好的材料：在选材的过程中，应选择质量好的钢材，尽可能避免存在缺陷的材料被用于焊接。
2. 确定合理的焊接参数：在焊接过程中，应根据钢材的材质和焊接方式确定合理的焊接参数，保证焊接温度均匀，减少应力集中的问题。
3. 采用预热和后热处理技术：在焊接前进行预热，可以减少焊接过程中的热应力，从而避免焊接裂纹的产生。
在焊接后进行后热处
理，可以降低残余应力，进一步保证结构的稳定性和安全性。
总之，了解钢结构焊接裂纹的产生机理，采取有效的防止措施，对于确保建筑物整体的安全性和可靠性具有重要意义。
焊接裂纹产生原因及防治
焊接裂纹产生原因及防治背景焊接裂纹就其本质来分,可分为热裂纹、再热裂纹、冷裂纹、层状撕裂等。
下面仅就各种裂纹的成因、特点和防治办法进行具体的阐述。
1.热裂纹在焊接时高温下产生的,故称热裂纹,它的特征是沿原奥氏体晶界开裂。
根据所焊金属的材料不同(低合金高强钢、不锈钢、铸铁、铝合金和某些特种金属等),产生热裂纹的形态、温度区间和主要原因也各不相同。
目前,把热裂纹分为结晶裂纹、液化裂纹和多边裂纹等三大类。
1)结晶裂纹主要产生在含杂质较多的碳钢、低合金钢焊缝中(含S,P,C,Si缝偏高)和单相奥氏体钢、镍基合金以及某些铝合金焊缝中。
这种裂纹是在焊缝结晶过程中,在固相线附近,由于凝固金属的收缩,残余液体金属不足,不能及时添充,在应力作用下发生沿晶开裂。
防治措施:在冶金因素方面,适当调整焊缝金属成分,缩短脆性温度区的范围控制焊缝中硫、磷、碳等有害杂质的含量;细化焊缝金属一次晶粒,即适当加入Mo、V、Ti、Nb等元素;在工艺方面,可以通过焊前预热、控制线能量、减小接头拘束度等方面来防治。
2)近缝区液化裂纹是一种沿奥氏体晶界开裂的微裂纹,它的尺寸很小,发生于HAZ近缝区或层间。
它的成因一般是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共晶组成物被重新熔化,在拉应力的作用下沿奥氏体晶间开裂而形成液化裂纹。
这一种裂纹的防治措施与结晶裂纹基本上是一致的。
特别是在冶金方面,尽可能降低硫、磷、硅、硼等低熔共晶组成元素的含量是十分有效的;在工艺方面,可以减小线能量,减小熔池熔合线的凹度。
3)多边化裂纹是在形成多边化的过程中,由于高温时的塑性很低造成的。
这种裂纹并不常见,其防治措施可以向焊缝中加入提高多边化激化能的元素如Mo、W、Ti等。
2、再热裂纹通常发生于某些含有沉淀强化元素的钢种和高温合金(包括低合金高强钢、珠光体耐热钢、沉淀强化高温合金,以及某些奥氏体不锈钢),他们焊后并未发现裂纹,而是在热处理过程中产生了裂纹。
焊接 热裂纹形成原理影响因素及防止措施
普通高等教育“十一五”国家级规划教材 《材料成形基本原理》
一、热裂纹的分类及特征 二、热裂纹的形成机理 三、热裂纹的影响因素及防止措施
普通高等教育“十一五”国家级规划教材 《材料成形基本原理》
一、热裂纹的分类及特征
凝固裂纹 液化裂纹 高温失延裂纹
普通高等教育“十一五”国家级规划教材 《材料成形基本原理》
结构形式与 拘束程度
结晶应力 与应变
凝固 裂纹
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（三）防止热裂纹的措施
以上两类因素中，哪些因素可以进行控制呢？
总体来看：冶金因素的影响在铸造熔炼过程中 比较容易实现控制，而在焊接工艺过程中只能通 过对焊材与焊接工艺参数选择来限制热裂纹。
普通高等教育“十一五”国家级规划教材 《材料成形基本原理》
1、凝固裂纹
金属凝固结晶末期，在固相线附近发生的晶间开裂现象， 称为凝固裂纹或结晶裂纹。其形成与凝固末期晶间存在的 液膜有关，断口具有沿晶间液膜分离的特征。裂纹无金属 光泽，有明显的氧化色彩。
普通高等教育“十一五”国家级规划教材 《材料成形基本原理》
液化裂纹的形成机理
液化裂纹是一种沿奥氏体晶界开裂的微裂纹，一般认为是 由于热影响区或多层焊层间金属奥氏体晶界上的低熔点共 晶，在焊接高温下发生重新熔化，使金属的塑性和强度急 剧下降，在拉伸应力作用下沿奥氏体晶界开裂而形成的。
裂纹
TL TH
TB
TS TS'
δ
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《材料成形基本原理》
T/℃
TL
TH
δmin
δ＝Φ(T)
TB
TB内金属的塑性 δmin越低，产生热 裂纹的倾向越大。
建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防止措施
建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防止措施建筑钢结构是现代建筑中广泛采用的结构形式，而钢结构的连接方式主要依赖于焊接。
然而，焊接过程中很容易出现裂纹，严重影响建筑物的使用寿命和安全性。
本文将介绍建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防止措施。
一、焊接裂纹的产生机理1. 焊接应力引起的裂纹焊接时会产生热应力和冷却应力，这些应力超过钢材的强度极限，容易导致裂纹产生。
此类裂纹往往在焊接后立即就能够显现出来。
2. 焊接结构变形引起的裂纹焊接后，结构体内部产生热变形和形变应力，如果没有经过充分的处理，就会在应力集中处出现裂纹。
这种裂纹通常会在一段时间后才能被发现。
3. 焊接材料过硬引起的裂纹焊接中使用的材料必须具备良好的可焊性。
如果使用的材料过硬，容易导致焊接裂纹的产生。
这种裂纹通常出现在较脆的区域，例如焊缝位置处。
二、防止焊接裂纹的措施1. 确保焊接材料的质量选择合适的焊接材料，确保其具备良好的可焊性和强度。
同时，在焊接过程中，严格控制焊接材料的质量，减少材料中的夹杂物和气孔，降低焊接裂纹的风险。
2. 控制焊接应力在焊接过程中，尽量避免产生过多的热应力和冷却应力。
可以采用多次短时间的焊接，使其产生的应力得到缓解。
此外，在焊接后对焊接结构进行热处理，也可以有效控制应力。
3. 提高焊接工艺水平提高焊接工艺水平，使焊接质量得到保障。
例如，合理选择焊接电流和电压、控制焊接速度、正确选择焊接角度等。
同时，要严格按照焊接规范执行焊接工艺，确保焊接质量。
总之，建筑钢结构焊接裂纹的产生具有一定的规律性和可预见性。
只要采取合适的防止措施，就能够有效地控制焊接裂纹的产生，提高建筑物的使用寿命和安全性。
焊接热裂纹产生的原因
焊接热裂纹产生的原因一、引言焊接是现代工业生产中常用的加工方法之一。
在焊接过程中，热裂纹是一个常见的问题，会导致焊接件的损坏和失效。
因此，了解热裂纹产生的原因对于提高焊接质量和可靠性具有重要意义。
二、热裂纹的定义热裂纹是指在焊接过程中或后期使用过程中由于温度变化而引起的材料开裂。
它通常出现在高强度合金钢、不锈钢、铝合金等材料上。
三、热裂纹产生的原因1. 组织不均匀性组织不均匀性是导致热裂纹产生的主要原因之一。
当材料中存在缺陷或组织不均匀时，其内部应力分布也会不均匀。
在焊接过程中，由于受到加热和冷却的影响，这种应力分布会发生变化，从而导致材料出现开裂。
2. 焊接参数不当焊接参数包括电流密度、电压、速度等多个方面。
如果这些参数设置不当，就会导致局部过热或过快的冷却，从而引起热裂纹的产生。
3. 残余应力残余应力是指焊接后材料内部的应力。
在焊接过程中，由于加热和冷却的影响，焊接件内部会产生应力。
如果这些应力没有得到合理的处理，就会在后期使用中导致材料发生开裂。
4. 材料选择不当不同材料具有不同的物理性质和化学成分。
如果选择不当的材料进行焊接，就会导致组织不均匀、化学成分变化等问题，从而引起热裂纹的产生。
5. 焊接工艺不合理焊接工艺包括预热、焊接顺序、后续处理等多个方面。
如果这些工艺设置不当或者操作不规范，就会导致局部过热或者过快冷却等问题，从而引起热裂纹的产生。
四、热裂纹防治措施1. 优化组织结构通过对原材料进行特殊处理或者采用合适的退火工艺可以改善材料组织结构，并减少组织不均匀性带来的影响。
2. 合理设置焊接参数通过合理设置焊接参数，如电流密度、电压、速度等，可以控制焊接过程中的温度和冷却速度，减少热裂纹的产生。
3. 处理残余应力通过对焊接件进行退火或者热处理等工艺可以处理残余应力，并减少热裂纹的产生。
4. 合理选择材料在选择材料时应根据具体情况选择合适的材料，并进行必要的预热和后续处理等工艺，以减少热裂纹的产生。
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因素）如 FeS 熔点 1190℃， Ni3S2 熔点为 645℃， Fe3P 熔 点为 1160℃造成晶界局部熔化
2）、近缝区存在晶间液膜（低熔点共晶体）（主要因素） 低熔点共晶体一般组成物为 S、P 等杂质，碳化物如 NbC、M6C、MC 碳氮化合物、硼化物等。 在较大焊接线能下的焊接条件下，由于不平衡的快速加 热过程，近缝区的晶界发生迁移，晶界恰好与富集溶质 部位重合时，晶界显著发生偏析，易发生液化现象，晶 间液膜主要形成于晶界碳化物 MC 或 MbC 的周围部 位。在焊接快速加热时，MC 趋向分解并向基体扩散， 但时间不充分，在 MC 周围富集浓度高的溶质元素， 与基体小反应而形成低熔点共晶，从而产生液化裂纹的 现象。 例如 18—8Nb 是奥氏体不锈钢，其中含 Nb 由于 Nb 易 偏析元素，晶界上集富较多的 NbC、NbC 与 Fe发生 共晶反应，使晶界在 1340℃～1350℃发生液化，比实 际固相线温度低 70℃。 3、 影响因素 1）、化学成分 2）、工艺因素 4、 防止措施 1）、控制 S、P 等杂质含量 如采用电渣精炼的方法，去除合金中的杂质。 2）、焊接工艺上，采用小线能量，避免近缝区晶粒粗化
固相晶粒之间和固液之间表面张力的平衡关系为
SS
2 SL
cos 2
SL —固体晶粒与残液之间的表面张力
SS —固体晶粒之间的表面张力
—固相与液相的接触角
当 SL 越小 越小
SL / SS =0.5 =0 残液在固体晶粒以薄膜存在裂↑
=180°残液以球状形态分布裂↓
④一次结晶组织形态及组织对结晶裂纹的影响
就慢，加入焊缝中一些提高多边化过程激活能的元素，
可有效阻止多边化过程，如加入（钽、钼、钨、钛）高
温 相存在也会阻碍位错移动，也可阻止二次晶界形成
ii).应力状态，有应力存在，使多边化过程加速，有效
激活能 ue u u ue 有效激活能 u－没有应力作用时多边化的激活能 u －由于应力作用造成减少的多边化激活能 当应力 u ue 加效多边化过程 2）、T 在形成多边化的温度区间内 T t 高温时，多边化刚刚 形成的温度，原子活动能力大，晶格缺陷的移动聚集比 较容易，易产生多边化裂纹。
元素
S、P 最大溶解度
S
S相 相
P
0.18 0.05
2.8 0.25
初生相 S、P 在小相中溶解度低，析出 S、P 集富在晶
界上S 作用[Mn][FeS] [MnS] 其中 Mn 熔点高，早期结
晶星球状分布，抗裂↑
含碳量 C<0.016% S↑裂↑但加入 Mn↑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。
f)、O
O↑降低 S 的有害作用，氧、硫、铁能形成 Fe-FeS-FeO
三元共晶，使 FeS 由薄膜变成球状，裂↓
③凝固时界面张力
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
↑如图 3—84
含碳量 C>0.016% P 对形成结晶裂纹的作用超过了 S，
Mn↑无意义
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，Si>0.4% 易形成低熔点的硅酸盐夹杂使裂↑，
但也有例外，例如焊接高强铝合金时，加入 5%的铝硅合金
焊丝，利用易熔共晶的“愈合作用”消除裂纹。
e)、钛 Ti 锆（4）和稀土元素
属在晶粒间处于自由流动状态，有拉应力存在时，拉开后
有液体随之补充，不易产生裂纹。（1 区）
②固液阶段：固相多，晶粒之间相互接触，液相少，（低
熔点共晶）在拉应力作用时产生微少缝隙，液态填充少，
产生裂纹，这一区也称为“脆性温度区”即图 3-77 上 a、b 之间的温度范围？
③固相阶段：完全结晶完毕，成为整体固态金属，拉应力
焊接热裂纹产生机理影响因素及防治措施 一、 结晶裂纹
1、 产生机理 1）、产生部位：结晶裂纹大部分都沿焊缝树枝状结晶的交 界处发生和发展的，常见沿焊缝中心长度方向开裂即纵向 裂纹，有时焊缝内部颁在两树枝状晶体之间。 对于低碳钢、奥氏体不锈钢、 铝合金、结晶裂纹主要发 生在焊缝上。 某些高强钢，含杂质较多的钢种，除发生在焊缝之处，还 出现在近缝区上。 2）、分析熔池各阶段产生结晶裂纹的倾向 焊缝金属结晶过程中，晶界是个薄弱地带，由金属结晶理 论可知，先结晶的金属比较纯，后结晶的金属杂质多，并 集富在晶界，并且熔点较低，这些低熔点共晶物被排挤在 晶界，形成一种所谓《液态薄膜》，在焊接拉应力作用下， 就可能在这薄弱地带开裂，产生结晶裂纹。 产生结晶裂纹原因：①液态薄膜②拉伸应力 液态薄膜—根本原因。拉伸应力—必要条件以碳钢焊接为 例，分析研究一下，在熔池结晶过程中什么阶段产生结晶 裂纹的倾向最大。 如图 3-77 ①液固阶段：熔池开始结晶时，液相多，固相少，液态金
二、 近缝区液化裂纹
1、 产生部位及材料
通常产生在母材的热影响区的粗晶区，也可产生在多层
焊缝的焊层之间
液化裂纹属于晶间开裂性质，裂纹断口呈典型的晶间开
裂特征。
液化裂纹多发生在铬、镍的高强钢、奥氏体钢、镍金合
金等，尺寸小 0.5mm 以下
2、 产生原因
1）、近缝区晶界处存在低熔点杂质，被重新加热（次要
晶粒大小：晶粒粗大裂↑
初生相： 相裂↑ 裂↓ 线膨胀系数小于 ，相变应力↓裂↓ 2)、力的因素 在焊接时脆性温度区内金属的强度要小于在脆性温度区 内金属所承受的拉伸应力。 即 m 产生结晶裂纹的充分条件 m —在脆性温度区内金属的强度 —在脆性温度内金属所承受的拉伸应力 金属的强度 m 决定于1 —晶内强度
作用时，因无液态薄膜受力均匀，不易产生裂纹。
Tb—称为脆性温度区，在比区间易产生结晶裂纹，杂质较 少的金属, Tb 小产生裂纹的可能性也小，杂质多的金属 Tb 大，产生裂纹的倾向也大。
3）产生结晶裂纹的条件
？图
3-78 如图 3-78 纵座标表示温度，横坐标表示由拉伸应力所产 生的变形（e）和金属的塑性（P），脆性温度区的范围用 Tb 表示上限是固液温度开始下限固相线附近，或低于固相 线一段温度。
t0 －常数
t－完成多边化过程所需时间
u－多边化过程的激活能，决定于合金成分和应力状态
R－气体常数（8.4J/mol﹒k）
T－温度（K）
从公式中可以看出，完成多边化过程所需时间与 H、T
有关。
1）、多边化过程的激活能 u
u 与合金成分，应力状态有关
i).合金成分
u .t 长，形成多边化裂纹时间长，晶格缺陷移动，聚集
0 —晶间强度 T↑ 1 ↓ 0 ↓ T→ T0 0 = 1 T0 —称金属的等强温度 T>T0 时，1 > 0 发生断裂晶间断裂 若焊缝所受拉伸应力为 2 随温度变化始终不超过 0 ，则不 会产生结晶裂纹 2 < 0 若焊缝的拉伸应力为1 ，1 > 0 产生结晶裂纹 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）、冶金方面 ①控制焊缝中有害杂质的含量，限制 S、P、C 含量
①②决定于冶金因素（化学成分结晶条件，偏析程度晶粒
大小）
③决定于力的因素（焊件刚度，焊拉工艺、金属的热物理
性质等）
2、焊接结晶裂纹的影响因素
1）、冶金因素
①结晶温度区间：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
如图 3-79 S 点、结晶区间最大、裂纹倾向最大、共晶
点、裂纹倾向最小。
实验可知 P、S 偏析数大，由于偏析可能在钢的局部地方
形成低熔点共晶产生裂纹。
钢中各元素的偏析系数
元素 S P W V Si Mn
K
200 150 60 55 40 15
b)、C
i)、C<0.1% C↑结晶温度区间↑,裂纹↑
ii)、C>0.16% 加剧 P 有害作用 裂↑
iii)、C>0.51% 初生相
实践平衡条件下，虚线、不平衡结晶
图 3-79
②合金元素
a)、S、P 增加结晶裂纹倾向
i)、S、P 增加结晶温度区间，脆性温度区间 TB↑裂纹↑ ii)、S、P 产生低温共晶
Fe FeS
988℃
Fe Fe3P
Fe3P FeP 1260℃
低温共晶，易形成液态薄膜，裂纹
1050℃
iii)、P、S 引起成分偏析
2、 特点 1）、发生部位与材料 发生在焊缝中，常见于单相奥氏钢或纯金属的焊缝金属
裂纹走向：以任意方向贯穿树枝状结晶
2）、常常伴随有再结晶晶粒出现在裂纹附近，多边化裂
纹总是迟于再结晶
3）、裂纹多发生在重复受热金属中（多层焊）
4）、断口呈现出高温低塑性断裂
3、 影响因素
形成多边化过程所需时间：
v
t t0ekT
在脆性温度区内焊缝的塑性用 P 表示，是温度的函数， P (T) ，当在某一瞬时温度时有一个最小的塑性值（Pmin） （出现液态薄膜时）
受拉伸应力所产生的变形用 e 表示，也是温度的函数？ ①如果拉伸应力所产生的变形随温度 T 按曲线（1）变化，
e 随 T 按曲线（1）变化。产生了△e 变形量，但焊缝仍有 △es 的塑性储备量即△es>0，不产生热裂纹 Pmin e e 0 ②如果按曲线（2）变化 e Pmin e 0 处于临界状态 ③按曲线（3）变化时，e超过了焊缝塑性的最低值，e 0 产生裂纹 Pmin e es 0 产生裂纹的条件是：在脆性温度区焊缝所承受的拉伸应力 所产生的变形大于焊缝金属所具有的塑性时产生裂纹即 es 0 ，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 结论： ①脆性温度区间大小 TB 大，拉应力作用时间长，产生裂纹可能性大，决定于 焊缝化学成分，杂质性质与分布，晶粒大小。 ②脆性温度区（TB）内金属的塑性，TB 内金属的塑性越小， 越易产生结晶裂纹。 ③TB 内随温度降低变形的增长率，（拉伸应力的增长率） TB 内 T↑e↑↑易产生裂纹 变形增长率越大，越易产生裂纹 变形增长率的大小决定于金属的热胀系数，焊接接头刚 度，焊缝位置，焊接规范的大小，温度场分布等。三者互 相联系，又各有独立性。