热影响区连续孔隙状裂纹的表征及产生机理
简述裂缝的出现分布和展开的过程和机理
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热处理缺陷的成因分析及解决方案
V 60 /.热处理缺陷的成因分析及解决方案（图）模具的热处理包含了预备热处理、最终热处理及表面强化处理。
模具热处理中，淬火是常见工序。
然而，因种种原因，有时难免会产生淬火裂纹，致使前功尽弃。
通常热处理缺陷是指模具在最终热处理过程中或在以后的工序中以及使用过程中出现的各种缺陷，如淬裂、变形超差、硬度不足、电加工开裂、磨削裂纹、模具的早期破坏等。
分析热处理缺陷产生原因，进而采取相应预防措施，具有显著的技术经济效益。
1•纵向裂纹裂纹呈轴向，形状细而长。
当模具完全淬透即无心淬火时，心部转变为比容最大的淬火马氏体，产生切向拉应力，模具钢的含碳量愈高，产生的切向拉应力愈大，当拉应力大于该钢强度极限时导致纵向裂纹形成。
以下因素乂加剧了纵向裂纹的产生：（1）钢中含有较多S、P、Bi、Pb、Sn、As等低熔点有害杂质，钢锭轧制时沿轧制方向呈纵向严重偏析分布，易产生应力集中形成纵向淬火裂纹，或原材料轧制后快冷形成的纵向裂纹未加工掉保留在产品中导致最终淬火裂纹扩大形成纵向裂纹；（2）模具尺寸在钢的淬裂敬感尺寸范圉内（碳工具钢淬裂危险尺寸为8- 15mm,中低合金钢危险尺寸为25-40mm）或选择的淬火冷却介质大大超过该钢的临界淬火冷却速度时均易形成纵向裂纹。
解决方案：（1）严格原材料入库检查，对有害杂质含量超标钢材不投产；（2）尽量选用真空冶炼，炉外精炼或电渣重熔模具钢材；（3）改进热处理工艺，采用真空加热、保护气氛加热和充分脱氧盐浴炉加热及分级淬火、等温淬火；（4）变无心淬火为有心淬火即不完全淬透, 获得强韧性高的下贝氏体组织等措施，大幅度降低拉应力，能有效避免模具纵向开裂和淬火畸变。
2.横向裂纹裂纹特征是垂直于轴向。
未淬透模具，在淬硬区与未淬硬区过渡部分存在大的拉应力峰值，大型模具快速冷却时易形成大的拉应力峰值，因形成的轴向应力大于切向应力，导致产生横向裂纹。
锻造模块中S、P、Bi、Pb、Sn、As等低熔点有害杂质的横向偏析或模块存在横向显微裂纹，淬火后经扩展形成横向裂纹。
压力容器焊接中常见裂纹产生原因及预防措施
压力容器焊接中常见裂纹产生原因及预防措施作者：侯海涛来源：《中国化工贸易·中旬刊》2017年第04期摘要：在压力容器焊接过程中，因为种种因素的影响，导致其中常常出现一些缺陷，出现裂纹等而使压力容器的质量受到影响，其隐避性和危害性最为严重。
因此，对压力容器焊接中裂纹出现的原因进行分析，提出预防措施具有重要的意义和价值。
本文首先介绍了压力容器焊接中常见的裂纹，之后分析了压力容器焊接中常见裂纹产生的原因，最后提出了预防压力容器焊接中裂纹出现的措施。
关键词：压力容器；焊接裂纹；原因；预防措施在石油化工行业中，压力容器是其中较为主要的储存类设备。
而在压力容器的制造过程中，焊接则是其中最为重要的工序，其实际质量对设备的运用安全性不但具有较高的要求，而且对其同样有着十分重要的影响，是压力容器强度和致密性受到影响的重要因素，同时也是对压力容器安全运行以及使用寿命并起决定性的因素之一。
然而，在压力容器焊接过程中，因为种种因素的影响，导致其中常常出现一些缺陷，出现裂纹等而使压力容器的质量受到影响，其隐避性和危害性最为严重。
因此，对压力容器焊接中裂纹出现的原因进行分析，提出预防措施具有重要的意义和价值。
1压力容器焊接中的常见裂纹裂纹是压力容器焊接过程中最常见的一类，也是最危险的一类缺陷。
裂纹是焊接接头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面所产生的缝隙。
它具有尖锐的缺口和大的长宽比的特征。
裂纹型可分为热裂纹、冷裂纹、应力腐蚀裂纹及其它裂纹等。
其中，最为常见的为冷裂纹和热裂纹。
1.1冷裂纹焊接冷裂纹大多是在近缝区或焊缝上出现的，它和金属相变过程中复杂的应力状态以及力学性能急剧变化具有重要的关系，冷裂纹主要出现在那些易于淬化的金属材料中，特别是在焊接条件下近缝区的加热温度高，使奥氏体组织晶粒明显变大，而晶粒粗大的奥氏体非常的容易淬火，同时也十分容易转变成粗大的马氏体组织，让近缝区金属性变坏，而导致塑性降低而増加出现冷裂。
射线检测-焊缝缺陷图谱
1．外部缺陷在焊缝的表面，用肉眼或低倍放大镜就可看到，如咬边，焊瘤，弧坑，表面气孔和裂纹等。
2．内部缺陷位于焊缝内部，必须通过各种无损检测方法或破坏性试验才能发现。
内部缺陷有未焊透，未熔合，夹渣，气孔，裂纹等，这些缺陷是我们无损检测人员检查的主要对象。
焊缝缺陷的危害性：1、由于缺陷的存在，减少了焊缝的承载截面积，削弱了静力拉伸强度。
2、由于缺陷形成缺口，缺口尖端会发生应力集中和脆化现象，容易产生裂纹并扩展。
3、缺陷可能穿透焊缝，发生泄漏，影响致密性。
焊缝纵向裂纹示意图一、焊缝纵向裂纹X光底片焊缝纵向裂纹1 焊缝纵向裂纹2焊缝纵向裂纹3 焊缝纵向裂纹4焊缝纵向裂纹5 焊缝纵向裂纹6焊缝纵向裂纹7 焊缝纵向裂纹8焊缝纵向裂纹9 焊缝纵向裂纹10焊缝纵向裂纹11 焊缝纵向裂纹12焊缝纵向裂纹13 焊缝纵向裂纹14焊缝纵向裂纹15 焊缝纵向裂纹16焊缝纵向裂纹17 焊缝纵向裂纹18焊缝纵向裂纹19 焊缝纵向裂纹20 纵向裂纹的表面特征是沿焊缝长度方向出现的黑线，它既可以是连续线条，也可以是间断线条。
纵向裂纹影像产生的原因是沿焊缝长度破裂而导致的不连续黑线。
二、热影响区纵向裂纹X光底片热影响区纵裂1 热影响区纵裂2 热影响区撕裂呈线性黑色锯齿状，平行于熔合线，穿晶扩展，表面无明显氧化色彩，属脆性断口的延迟裂纹。
焊缝横向裂纹示意图三、焊缝横向裂纹X光底片焊缝横向裂纹1 焊缝横向裂纹25焊缝横向裂纹3 焊缝横向裂纹4焊缝横向裂纹的表征是横在焊接影像上的一根细小黑线（直线或曲线），它产生的原因是由焊缝上的金属破裂引起的。
当焊接应力为拉应力并与氢的析集和淬火脆化同时发生时，极易产生冷裂纹。
四、母材裂纹X光底片母材裂纹1 母材裂纹2裂纹：材料局部断裂形成的缺陷。
裂纹的分类方法：按延伸方向可分为纵向裂纹、横向裂纹、辐射状裂纹；按发生部位可分为焊缝裂纹、热影响区裂纹、熔合区裂纹、焊趾裂纹、弧坑裂纹、母材裂纹；按发生条件和时机可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹。
冷热裂纹形成机理影响因素防治措施
冷热裂纹形成机理影响因素防治措施引言冷热裂纹是一种常见的材料力学性能问题，其在工业领域中广泛存在，并对材料的性能和寿命产生负面影响。
了解冷热裂纹的形成机理、影响因素以及相应的防治措施对于提高材料的可靠性和使用寿命至关重要。
本文将深入探讨冷热裂纹的相关知识，帮助读者了解该问题，并提供有效的防治措施。
冷热裂纹形成机理冷热裂纹的形成机理是由于材料在冷却或加热过程中产生的内部应力超过了其破坏强度，导致裂纹的生成和扩展。
一般来说，冷热裂纹的形成可以归结为以下几个主要机制：1.温度差异引起的热应力：在材料冷却或加热的过程中，温度变化引起了材料的热膨胀或收缩，从而产生内部应力。
当这些内部应力超过材料的破坏强度时，就会形成裂纹。
2.材料组织的不均匀性：材料内部的组织不均匀性会导致不同部分的热膨胀或收缩程度不同，从而引起内部应力的积累。
这种内部应力的不均匀分布会促使裂纹的形成。
3.金属材料中的相变：某些金属材料在冷却或加热过程中会发生相变，进而引起内部应力的产生。
这种内部应力可以导致裂纹的形成。
4.加工工艺缺陷：不合理的加工工艺，如快速冷却或加热，过高的加工温度等，可能会导致材料内部应力过大，从而引发冷热裂纹。
影响因素冷热裂纹的形成受到多种因素的影响，下面将介绍其中一些主要因素：1.材料特性：材料的热膨胀系数、热导率、弹性模量等性质会影响材料在温度变化时的应变和应力分布，从而对冷热裂纹的形成起到重要作用。
2.加工工艺：加工工艺的合理性直接关系到冷热裂纹的形成。
材料的加工温度、冷却速率、加热速率以及冷却或加热时所采用的手段等都会对冷热裂纹的发展起到影响。
3.材料结构：材料的晶体结构和晶粒尺寸也会影响冷热裂纹的形成。
晶体结构不完善或晶粒尺寸过大都会削弱材料的抗裂性能，增加冷热裂纹的发生风险。
4.环境条件：环境因素如湿度、氧化性、腐蚀性等也会对冷热裂纹的形成产生一定影响。
特别是在存在湿度和腐蚀性较高的环境中，冷热裂纹的形成更容易发生。
再热裂纹
再热裂纹一、再热裂纹的特征（1）产生在近缝区的粗晶区，属于晶间断裂。
裂纹沿熔合线母材侧的A体粗晶晶界扩展，至细晶区止裂（2）加热前焊接接头存在残余应力和应力集中，应力集中系数K越大，产生再热裂纹所需的临界应力σcr越小（3）存在易产生再热裂纹的敏感温度区（图5－76），如低合金一般在500～700℃，A体钢在700～900℃（4）再热裂纹发生在含有一定沉淀强化元素的钢。
二、再热裂纹机理1.焊后热处理时，残余应力松弛导致晶界优先滑动，结果造成裂纹发生和扩展。
也就是说，粗晶区的应力集中部位的变形量超过了该部位的塑性变形能力。
晶界滑动可能是晶内强化（晶内二次硬化），也可能是晶界弱化（晶界杂质析出弱化）。
含有Cr、Mo、V、Ti等易形成碳化物、氮化物元素的钢和有Ni3(Al，Ti)相时效强化的镍基合金，焊接加热时发生固溶，冷却时来不及析出。
焊后再加热时，晶内析出这些碳化物、氮化物和沉淀相，造成晶内二次硬化。
这时发生的应力松弛变形就集中在晶界。
当晶界塑性不足时，就会产生再热裂纹。
2. 晶间杂质析集弱化作用再热裂纹处有杂质在晶界析集，所以再热裂纹可能是杂质在晶界析出而造成晶界本身弱化（图5－79）。
杂质越多，再热裂纹的敏感性越大。
三、再热裂纹的影响因素及防治1. 冶金因素（1）化学元素对再热裂纹的影响Cr、Mo含量对再热裂纹的影响。
C含量对再热裂纹的影响。
V、Nb、Ti含量对再热裂纹的影响。
（2）钢的晶粒度晶粒越粗大，越容易产生再热裂纹2．焊接工艺因素（1）焊接线能量E E过大可造成过热区晶粒粗大，易发生裂纹；但E太小造成冷速加大可形成硬脆组织，也易开裂。
（2）预热及后热的影响防止再热裂纹比防止冷裂纹需要更高的预热温度（3）选用低强度焊缝适当降低焊缝强度以提高其塑性变形能力，减轻近缝区塑性应变的集中程度，有利于降低再热裂纹敏感性。
有时仅在焊缝表面用低强高塑性抗再热裂纹焊条盖面即可达到防裂作用。
（4）降低残余应力和避免应力集中结构设计合理，焊缝避免出现咬边、未焊透、加强高过高等应力集中的缺陷。
连铸板坯角部横裂产生的原因及应对措施
铸坯角部横裂产生的原因及应对措施板坯可以在表面上观察到纵向裂纹，在尾部观察到中线裂纹。
要了解板坯中的角裂纹及孔隙，必须用沿板坯边部进行火焰切割处理，切割出50mm宽，2〜3mm深的槽。
在检查板坯的裂纹时，在高强低合金钢(HSLA)、包晶钢、中碳钢中发现了角部横裂，但是在低碳铝镇静钢中却很少发现裂纹。
包晶钢含有Nb,因此，角裂的百分比极高。
虽然在板坯的疏松边发现了角部横裂，但板坯中的大多数裂纹出现在板坯的固定边。
几乎板坯中所有的角部横裂纹与振动痕迹方向一致。
在出厂前，必须对板坯中的角裂纹和针孔进行处理。
处理板坯中出现的裂纹将增加产品成本，降低生产能力，耽误产品出厂日期。
经过火焰切割后的板坯样品送到米塔尔研究实验室进行分析，以便确定其中角部横裂纹的发生原因。
为减少角部横裂纹，米塔尔公司LazaroCardenas(MSLC)的操作人员、维修人员、技术人员组成了一支精干的团队，以降低板坯角部横裂纹的发生。
裂纹起因当铸流表面遭受到热力应变、机械力应变或相变时，若该应变量超过了铸件材料的最大应变值，板坯就会发生横裂。
在下列条件下板坯可能产生裂纹：(1)铸流表面温度下降至低延展区以下，拉伸应变导致铸件产生裂纹。
(2)结晶器上热收缩应变引起板坯内部热断裂，产生裂纹。
(3)结晶器上或结晶器附近所施加的外力引起表面热拉裂。
产品的延展性低是出现裂纹的主要原因。
影响板坯横裂的因素还包括化学作用。
减小温差，降低震动是避免板坯裂隙发生的主要措施。
角部裂分析对板坯切削样本(削痕深度2〜3mm)进行化学成分分析的结果如表1。
在这种钢中发现了严重的角部裂纹，主要原因是该种钢的Nb、V和C含量高，特别是C对包晶钢非常敏感。
理论上讲，Nb(C,N)在1090°C开始析出，当温度下降，析出量快速增长，当温度降低到900C时主要析出物为V(C,N)，温度进一步下降到800C时，晶间继续析出。
众所周知，在温度降低过程中，Nb基及V基析出物沿奥氏体晶粒边界析出。
碳钢焊接裂纹产生的原因及预防措施
碳钢焊接裂纹产生的原因及预防措施【摘要】碳钢焊接裂纹产生的原因主要包括残余应力过大、焊接工艺不当和材料选择不当。
为了预防碳钢焊接裂纹的产生，可以采取控制残余应力、优化焊接工艺和选择合适的材料等措施。
综合考虑并采取相应的预防措施，才能有效避免裂纹的产生。
碳钢焊接裂纹的产生是由多种因素共同作用引起的，只有综合考虑并采取相应的预防措施，才能有效避免裂纹的产生。
【关键词】碳钢焊接、裂纹产生原因、预防措施、残余应力、焊接工艺、材料选择、控制、优化、合适材料、综合考虑、预防措施效果、避免裂纹。
1. 引言1.1 碳钢焊接裂纹产生的原因及预防措施碳钢焊接裂纹是在焊接过程中常见的缺陷之一，其产生原因复杂多样。
主要包括残余应力过大、焊接工艺不当、材料选择不当等因素。
在焊接完成后，焊接区域内会有残余应力存在，如果这些应力超过了材料的承受范围，就容易导致裂纹的产生。
焊接工艺的选择和执行对于裂纹的产生也有很大的影响。
如焊接电流过大或过小、焊接速度不恰当等都会导致焊接区域受到过大的应力而产生裂纹。
选择不当的材料也会导致碳钢焊接裂纹的产生，例如材料强度不匹配或者选用了易焊接但容易开裂的材料。
为了预防碳钢焊接裂纹的产生，我们可以采取一些措施。
首先是控制残余应力，可以通过热后处理等方法来降低焊接区域的残余应力。
其次是优化焊接工艺，确保焊接参数的选择合理，以及焊接过程中的操作规范。
最后是选择合适的材料，确保材料的强度和焊接性能符合要求，避免出现材料选择不当导致的裂纹问题。
碳钢焊接裂纹的产生是由多种因素共同作用引起的。
只有综合考虑并采取相应的预防措施，才能有效避免裂纹的产生。
有效的预防措施可以保障碳钢焊接的质量和安全。
2. 正文2.1 碳钢焊接裂纹产生的原因碳钢焊接裂纹产生的原因主要包括残余应力过大、焊接工艺不当和材料选择不当。
残余应力过大是碳钢焊接裂纹产生的主要原因之一。
在焊接过程中，因为固相变化和组织结构发生变化而产生的残余应力会导致材料的微观结构发生变化，从而使焊缝区出现应力集中，最终导致裂纹的产生。
热裂纹和冷裂纹产生的原因
热裂纹和冷裂纹产生的原因一、热裂纹的特征热裂纹常发生在焊缝区，在焊缝结晶过程中产生的叫结晶裂纹，也有发生在热影响区中，在加热到过热温度时，晶间低熔点杂质发生熔化，产生裂纹，叫液化裂纹。
特征：沿晶界开裂（故又称晶间裂纹），断口表面有氧化色。
（2）热裂纹产生原因：①晶间存在液态间层焊缝：存在低熔点杂质偏析 } 形成液态间层热影响区：过热区晶界存在低熔点杂质②存在焊接拉应力（3）热裂纹的防止措施：①限制钢材和焊材的低熔点杂质，如S、P含量。
②控制焊接规范，适当提高焊缝成形系数（即焊道的宽度与计算厚度之比）枣焊缝成形系数太小，易形成中心线偏析，易产生热裂纹。
③调整焊缝化学成分，避免低熔点共晶物；缩小结晶温度范围，改善焊缝组织，细化焊缝晶粒，提高塑性，减少偏析。
④减少焊接拉应力⑤操作上填满弧坑1 / 2二、冷裂纹的形态和特征焊缝区和热影响区都可能产生冷裂纹，常见冷裂纹形态有三种冷裂纹形态 { 焊道下裂纹：在焊道下的热影响区内形成的焊接冷裂纹，常平行于熔合线发展焊指裂纹：沿应力集中的焊址处形成的冷裂纹，在热影响内扩展焊根裂纹：沿应力集中的焊缝根部所形成的冷裂纹，向焊缝或热影响发展a-焊道下裂纹； b-焊趾裂纹；c-焊根裂纹特征：无分支、穿晶开裂、断口表面无氧化色。
最主要、最常见的冷裂纹为延迟裂纹（即在焊后延迟一段时间才发生的裂纹-------因为氢是最活跃的诱发因素，而氢在金属中扩散、聚集和诱发裂纹需要一定的时间）。
（2）延迟裂纹的产生原因①焊接接头存在淬硬组织，性能脆化。
②扩散氢含量较高，使接头性能脆化，并聚集在焊接缺陷处形成大量氢分子，造成非常大的局部压力。
（氢是诱发延迟裂纹的最活跃因素，故有人将延迟裂纹又称氢致裂纹）③存在较大的焊接拉应力（3）防止延迟裂纹的措施①选用碱性焊条，减少焊缝金属中氢含量、提高焊缝金属塑性②减少氢来源枣焊材要烘干，接头要清洁（无油、无锈、无水）③避免产生淬硬组织枣焊前预热、焊后缓冷（可以降低焊后冷却速度）④降低焊接应力枣采用合理的工艺规范，焊后热处理等⑤焊后立即进行消氢处理（即加热到250℃，保温2～6左右，使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面）。
镍基材料焊接中高温失塑裂纹DDC的生成机理及研究进展
镍基材料焊接中高温失塑裂纹DDC的生成机理及研究进展0 前言镍基高温合金主要被大量使用在作为核电设备的循环、输送管路等核心元件上，这就要求这些镍基高温合金要满足耐高温、耐高压、抗腐蚀等苛刻的工作环境，而这类高温合金在焊接过程中很容易生成各种热裂纹，这其中就包括高温失塑裂纹DDC。
由于这些镍基高温合金焊接区域的热裂纹在这种苛刻的工作环境下易转变为宏观裂纹，使核电设施的运行存在安全隐患，所以在实际生产中对此类高温合金的焊接质量提出了更高的要求，要尽量避免高温失塑裂纹的生成［1］。
基于此，文中综述了研究镍基合金DDC的试验方法、DDC生成机理的一些观点，同时也对改善DDC的敏感性提出了建议。
1 高温失塑裂纹DDC高温失塑裂纹简称DDC，一般出现在较厚截面、多道焊的高温合金以及一些奥氏体不锈钢的焊缝金属中［2］。
它是一种比其它热裂纹更为细小的显微裂纹，最大宽度约为50μm，最长的高温失塑裂纹长度有2 mm左右，且通常为沿晶开裂，裂缝内部几乎没有夹杂的破碎枝晶。
此外，DDC往往会成为其它疲劳如腐蚀疲劳等的起裂源，图1为塑性随温度变化的示意图［3］。
患者的身体带来极大的痛苦，还延长了术后康复的时间，增加了感染发生的可能。
手术时间长、麻醉药物的影响、患者的年龄、营养状况、体重和潮湿等都与术中压疮的形成有着密切关系，且其中的大部分因素都是手术室护士无法控制的。
为最大限度地减少术中压疮的发生，我们采用硅胶凝胶垫，取得了较好的效果，现报道如下。
图1 塑性随温度变化示意图［3］通过塑性随温度的变化曲线可以看出，DDC发生的DTR温度区间的塑性先下降后上升，这是由于在DTR的低温阶段，晶界强度相对晶内较弱，再加上该过程中变形主要集中发生在晶界处，所以应变主要集中在晶界区域内，宏观表现为塑性的下降；而在DTR的高温阶段则发生了动态再结晶，导致该阶段合金的塑性有所上升［4］。
2 DDC的主要研究方法在研究DDC机理的过程中使用恰当的试验方式非常重要。
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成连接热影响区和焊接熔池的液相通道；冷却过程中，由于熔池区熔体体积收缩促使热影响区中的液相流向熔池；
凝固末期，通道因胞状晶生长而被堵塞，导致液相无法从熔池回填，从而在热影响区形成连续孔隙状裂纹.
关键词： 焊接缺陷；热影响区；液化裂纹；部分熔化区；热裂纹
中图分类号：TG 401
文献标识码：A
doi：10.12073/j.hjxb.2019400132
焊接时，试样采用对接形式进行自熔焊接，不 添加任何填充材料，且采用高纯氩气进行双面 保护.
焊接工艺参数设置如下：离焦量固定为 0 mm； 激光功率分别为 800，1 000，1 200 和 1 400 W；焊接 速度分别为 2.0，2.5，3.0 和 3.5 m/min.
第5期
俞照辉，等：热影响区连续孔隙状裂纹的表征及产生机理
(c) 能谱分析图谱
30 40 50 60 70 80 衍射角 2θ/(°)
(d) X 射线衍射图谱
图 1 轧制态母材的显微组织形貌 Fig. 1 Microstructures and compositions analysis of the as-rolled based metal
2 试验结果与分析
2.1 热影响区的液化特征 图 1 所示为 ZK60 镁合金母材显微组织形貌及
成分分析图谱. 从图 1a 中可以看出，母材的晶粒上 分布着密集的孪晶，其周围被许多细小的再结晶晶 核所包围，呈现典型的轧制态塑性变形组织. 通过 扫描电镜还可以观察到呈条带状分布的残余第二 相颗粒，如图 1b 所示. 通过能谱和 X 射线衍射分 析发现，这种白色的第二相颗粒主要为 MgZn 相， 如图 1c，1d 所示. ZK60 镁合金是一种凝固温度范 围极宽的金属材料，该合金的平衡凝固液相线和固 相线温度分别为 640，420 ℃，当母材中残留有 MgZn 相，其固相线温度仅为 341 ℃，凝固范围宽至 299 ℃ (341 ~ 640 ℃)[9]. 因此，该合金在焊接过程中，其 HAZ 将会发生显著的液化现象.
摘 要： 以凝固温度范围极宽的合金为对象，研究焊接热影响区的液化现象，表征该区域中出现的连续孔隙状裂
纹，并分析其产生机理. 结果表明，连续孔隙状裂纹的产生与母材中残余第二相颗粒的连续分布、热影响区中出现
的严重液化现象及液相的流失密切相关. 其产生机理在于：焊接加热时，第二相颗粒加剧了晶界液化的程度，并形
0 序 言
新材料的应用在焊接生产中带来了许多新的 问题，其中较为普遍而又十分严重的问题就是焊接 热裂纹问题，主要包括：焊缝区 (fusion zone, FZ) 结 晶裂纹和热影响区 (heat-affected zone, HAZ) 液化 裂纹[1]. 自焊接技术应用以来，热裂纹造成了一系 列重大事故和损失，因此，它一直以来都是相关工 作者的关注重点[2-4].
第 40 卷 第 5 期 2019 年 5 月
焊接学报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION
Vol.40(5):084 − 088 May 2019
热影响区连续孔隙状裂纹的表征及产生机理
俞照辉1， 严红革2， 严军辉1， 文 忠1， 李 玮1
(1. 国核电站运行服务技术有限公司，上海 200233；2. 湖南大学，长沙 410082)
1 试验方法
试验采用规格为 120 mm × 50 mm × 2 mm 的 轧制态 ZK60 镁合金板材试样，其名义化学成分为 6.0%Zn， 0.45%Zr(质 量 分 数 )， 其 余 主 要 为 Mg. 为了研究残留第二相颗粒对热影响区液化的影响， 板材轧制成形后不做任何热处理. 焊前采用化学与 机械联合清理的方式去除板材上残余的油脂和氧 化膜. 为增大拘束力，试样两端采用夹具进行刚性 固定. 焊接设备采用 GS−TFL−6000W 高功率横流 CO2 激光器.
85
焊后，金相腐蚀剂分别采用 5% 酒石酸溶液和 3% 柠檬酸溶液，侵蚀时间为 5 s. 采用背散射电子 观察焊缝的第二相颗粒，并通过能谱和 X 射线衍射 分析颗粒的成分. 通过室温拉伸试验筛选断口试 样，选取拉伸性能相对较低，断裂发生熔合线附近 或者热影响区的试样，在扫描电镜上观察断口形 貌，并搜寻连续孔隙状裂纹和空穴.
收稿日期：2018 − 11 − 13 基金项目：国家重大科技专项资助项目 (2018ZX06002006)；国家自然科
学基金资助项目 (51274092)
低熔点相的组分液化及残余应力强烈相关[7-8]. 迄今为止，液化开裂理论仍在完善当中. 为了
进一步理解液化开裂行为，选择凝固温度区间极宽， 第二相粒子熔点更低的 ZK60 镁合金为研究对象. 初步的结果发现，该合金存在一种不同于以往报道 的液化开裂机制—连续孔隙状裂纹. 文中将采用激 光对该合金进行焊接，并对该类型裂纹进行详细表 征，分析其产生机理. 研究结果旨在为焊接接头液 化开裂理论的发展和液化裂纹的控制提供参考.
与结晶裂纹相比，液化裂纹尺寸通常更小，更 难被控制和发现，易遗漏在焊缝中成为裂纹源，严 重影响焊接结构和产品的服役性能和安全[5]. 在早 期的钢铁焊接中，学者将液化裂纹产生的原因简单 归结为杂质元素和低熔点共晶成分的熔化所引起[5]. 随着铝合金、稀有金属、高合金材料的大规模应用， 人们发现液化裂纹的产生机理非常复杂，原有的理 论已不能很好地对其进行解释，这引起了焊接冶金 研究工作者浓厚兴趣[6]. 一些学者对铝合金焊接接 头液化问题进行了深入的研究，总结了多达 6 种的 液化机制，并将靠近熔合线附近，焊接过程中有部 分液相产生的狭窄区域独立定义为部分熔化区 (partially melted zone, PMZ). 他们还提出，焊接接 头的液化裂纹倾向与材料的凝固温度区间、残余的
能谱分析区
相对强度 I (cps) 衍射峰相对强度 I (a.u.)
(a) 金相组织
50 μm
(b) 背散射形貌ຫໍສະໝຸດ 30 μm2 000
1 600 1 200
元素 质量分数 w (%) 原子分数 a (%)
Zn
Zn
24.69
46.85
Mg
75.31
53.15
Mg MgZn
800
400 Mg
Zn
0 02
4 6 8 10 12 14 能量 E/keV