冷裂紋

1、焊接接頭存在淬硬組織，性能脆化。

2、擴(kuò)散氫含量較高，使接頭性能脆化，并聚集在焊接缺陷處形成大量氫分子，造成非常大的局部壓力。（氫是誘發(fā)延遲裂紋的最活躍因素，故有人將延遲裂紋又稱氫致裂紋）

3、存在較大的焊接拉應(yīng)力。

主要從降低擴(kuò)散氫含量、改善組織和降低焊接應(yīng)力等方面來(lái)防止冷裂紋的產(chǎn)生。具體措施有：

1、焊前預(yù)熱和焊后緩冷。這不僅可以改善焊接接頭的金相組織，降低熱影響區(qū)的硬度和脆性，而且可以加速焊縫中的氫向外擴(kuò)散，并可以起到減少焊接應(yīng)力的作用。

2、選擇合適的焊接規(guī)范。若焊接速度太快，由于冷卻速度快，易形成淬火組織；若焊接速度太慢，會(huì)使熱影響區(qū)變寬，晶粒變粗大。因此焊接速度過(guò)快或過(guò)慢，都會(huì)促使冷裂紋的產(chǎn)生。

3、采用合理的裝配和焊接順序。減小焊接接頭的約束應(yīng)力，改善焊件的應(yīng)力狀態(tài)。

4、選用合適的焊接材料。如選用堿性低氫型焊條和堿度高的埋弧焊劑。焊前要烘干焊條、焊劑，并做到隨用隨取。清除焊絲中的油、銹等污物，以降低焊縫中的擴(kuò)散氫含量。

5、焊前應(yīng)仔細(xì)清除坡口周圍基本金屬表面的水、油、銹等污物．以減少氫的來(lái)源。

6、焊后應(yīng)立即進(jìn)行去氫處理，使氫從焊接接頭中充分逸出。

7、焊后（特別對(duì)易淬火鋼）應(yīng)立即進(jìn)行消除應(yīng)力的退火處理。這樣不僅可以減少或消除焊接殘余應(yīng)力，改善接頭的顯微組織和性能。同時(shí)也可以促使焊縫中的氧向外擴(kuò)散

焊接接頭冷卻到較低溫度下時(shí)產(chǎn)生的焊接裂紋叫冷裂紋。主要發(fā)生在中碳鋼、高碳鋼、低合金高強(qiáng)鋼、中合金鋼高強(qiáng)鋼、馬氏體不銹鋼的焊接熱影響區(qū)，一些超高強(qiáng)度鋼、鈦合金有時(shí)也出現(xiàn)在焊縫中。焊接冷裂紋主要分布在焊道下、焊縫根部、焊趾、焊縫表面，具有沿品及穿晶斷裂特征，斷口明亮有金屬光澤，，同熱裂紋一樣，其斷裂條件是：焊接接頭局部位置的延性δ_min不足以承受所發(fā)生的應(yīng)變占的作用，即ε≥δ_min時(shí)發(fā)生斷裂。焊接冷裂紋包括淬硬脆化裂紋、延遲裂紋、低塑性脆化裂紋。

1、淬硬脆化裂紋

淬硬傾向大的鋼在焊接熱循環(huán)作用下產(chǎn)生淬硬組織，在應(yīng)力作用下產(chǎn)生裂紋。產(chǎn)生裂紋的敏感溫度在M_s附近，焊接接頭冷卻到一定溫度以下即出現(xiàn)裂紋，沒(méi)有延遲開裂特征。一些超高強(qiáng)度鋼、馬氏體不銹鋼、工具鋼具有較高的淬硬脆化裂紋敏感性。

2、延遲裂紋

焊接接頭冷卻到室溫后并在一定時(shí)間（幾小時(shí)、幾天，甚至十幾天）才出現(xiàn)的焊接冷裂紋稱延遲裂紋。延遲裂紋的影響因素有淬硬組織、氫、應(yīng)力。鋼的淬硬傾向越大，焊接時(shí)越容易形成脆硬的馬氏體組織，產(chǎn)生裂紋的敏感性越高；焊縫金屬中的擴(kuò)散氫是延遲裂紋形成的主要因素，氫含量越高，延遲裂紋的敏感性越大；存在應(yīng)力是產(chǎn)生延遲裂紋的必要條件，應(yīng)力主要有：由焊接的不均勻加熱和冷卻過(guò)程引起的熱應(yīng)力、由金屬相變發(fā)生的體積變化而引起的棚變應(yīng)力、由結(jié)構(gòu)剛度和約束引起的拘束應(yīng)力。

3、低塑性脆化裂紋

被焊母材或焊縫金屬本身塑性過(guò)低，在焊接熱應(yīng)力和拘束應(yīng)力作用下，發(fā)生的應(yīng)變大于其延性而產(chǎn)生的裂紋。低塑性脆化裂紋與氫的作用無(wú)關(guān)，與焊接形成的脆硬組織也無(wú)必然聯(lián)系，根本原因在于母材塑性過(guò)低。低塑性脆化裂紋在焊接接頭冷卻到一定溫度以下即出現(xiàn)，多出現(xiàn)在焊縫和熱影響區(qū)表面，沒(méi)有延遲特征。鑄鐵、硬質(zhì)合金堆焊容易產(chǎn)生低塑性脆化裂紋，高合金化鈦合金、鈦鋁金屬間化合物等航空材料也容易產(chǎn)生這類裂紋。

下圖是Ti₃Al合金焊接接頭低塑性脆化裂紋。

1、產(chǎn)生的溫度和時(shí)間不同

熱裂紋一般產(chǎn)生在焊縫的結(jié)晶過(guò)程中。冷裂紋大致發(fā)生在焊件冷卻到200～300℃，有的焊后會(huì)立即出現(xiàn)，有的可以延至幾小時(shí)到幾周甚至更長(zhǎng)時(shí)間才會(huì)出現(xiàn)。所以冷裂紋又稱延遲裂紋。

2、產(chǎn)生的部位和方向不同

熱裂紋絕大多數(shù)產(chǎn)生在焊縫金屬中，有的是縱向，有的是橫向，有時(shí)熱裂紋也會(huì)延伸到基本金屬中去。冷裂紋大多數(shù)產(chǎn)生在基本金屬或熔合線上，大多數(shù)為縱向裂紋，少數(shù)為橫向裂紋。

3、外觀特征不同

熱裂紋斷面都有明顯的氧化色。冷裂紋斷口發(fā)亮，無(wú)氧化色。

4、金相結(jié)構(gòu)不同

熱裂紋都是沿晶界開裂的。冷裂紋是貫穿晶粒內(nèi)部，即穿晶開裂，不過(guò)也有的是沿晶界開裂。 2100433B

冷裂紋外形呈連續(xù)直線狀或圓滑曲線狀，常常穿過(guò)晶粒，斷口有金屬光澤或呈輕微的氧化色（見圖1）。形狀復(fù)雜的大型鑄件容易產(chǎn)生冷裂，有些冷裂紋在打箱清理后即能發(fā)現(xiàn)，有些在水爆清砂后發(fā)現(xiàn)，有些則是因鑄件內(nèi)部有很大的殘余應(yīng)力，在清理和搬運(yùn)時(shí)受到震擊形成的。

圖2所示為ZG35CrMn齒輪毛坯的冷裂紋。齒輪的輪緣和輪幅比輪轂薄，冷卻較快，因此先收縮，并對(duì)輪轂施加壓力，使輪轂產(chǎn)生塑性變形。當(dāng)輪轂開始收縮時(shí)，受到先已冷卻的輪緣的阻礙，輪幅中產(chǎn)生拉應(yīng)力，形成冷裂。

鑄件產(chǎn)生冷裂和變形的原因是冷卻過(guò)程中鑄件各部分的冷卻速度不一致。因此，防止鑄件產(chǎn)生鑄造應(yīng)力的方法都可用于防止鑄件產(chǎn)生變形和冷裂。為消除鑄造應(yīng)力所采取的一些工藝措施，對(duì)于冷裂紋的防止同樣有效。

①改進(jìn)鑄件結(jié)構(gòu)，使壁厚均勻，必要時(shí)可增設(shè)加強(qiáng)筋。

②合理設(shè)置澆注系統(tǒng)。避免鑄件線收縮受阻。減少鑄造應(yīng)力。

③控制鋼水中C、Cr、Mn、P等含量。C、Cr、Mn等會(huì)降低鋼的導(dǎo)熱性和塑性，因此，這些元素含量高，冷裂傾向就增大，磷使鋼具有冷脆性。

④鋼液要充分脫氧，否則，在晶粒邊界上聚集較多的FeO、MnO等氧化夾雜物，使鋼變脆。

⑤對(duì)特殊合金成分件要改變其冷卻速度，以防止冷裂。

⑥在鑄件清理矯正時(shí)，要避免劇烈撞擊。

裂紋，例如：1、材料在應(yīng)力或環(huán)境（或兩者同時(shí)）作用下產(chǎn)生的裂隙；2 、裂璺；3 、瓷器在燒制時(shí)有意做成的像裂璺的花紋；4 、GB-T232-1988金屬?gòu)澢囼?yàn)方法：微裂紋： 長(zhǎng)度小于2mm, 寬度小于0.2mm;裂紋；長(zhǎng)度2-5mm,寬度0.2-0.5mm;裂縫:長(zhǎng)度大于5mm, 寬度大于0.5mm;開裂：全寬度上的裂縫。還有不同材料的裂紋區(qū)分等。