冷裂紋產生原因

1、焊接接頭存在淬硬組織，性能脆化。

2、擴散氫含量較高，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力。

1、淬硬脆化裂紋

淬硬傾向大的鋼在焊接熱循環(huán)作用下產生淬硬組織，在應力作用下產生裂紋。產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，沒有延遲開裂特征。一些超高強度鋼、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間（幾小時、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、應力。鋼的淬硬傾向越大，焊接時越容易形成脆硬的馬氏體組織，產生裂紋的敏感性越高；焊縫金屬中的擴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；存在應力是產生延遲裂紋的必要條件，應力主要有：由焊接的不均勻加熱和冷卻過程引起的熱應力、由金屬相變發(fā)生的體積變化而引起的棚變應力、由結構剛度和約束引起的拘束應力。

3、低塑性脆化裂紋

被焊母材或焊縫金屬本身塑性過低，在焊接熱應力和拘束應力作用下，發(fā)生的應變大于其延性而產生的裂紋。低塑性脆化裂紋與氫的作用無關，與焊接形成的脆硬組織也無必然聯(lián)系，根本原因在于母材塑性過低。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，沒有延遲特征。鑄鐵、硬質合金堆焊容易產生低塑性脆化裂紋，高合金化鈦合金、鈦鋁金屬間化合物等航空材料也容易產生這類裂紋。

下圖是Ti₃Al合金焊接接頭低塑性脆化裂紋。

焊接接頭冷卻到較低溫度下時產生的焊接裂紋叫冷裂紋。主要發(fā)生在中碳鋼、高碳鋼、低合金高強鋼、中合金鋼高強鋼、馬氏體不銹鋼的焊接熱影響區(qū)，一些超高強度鋼、鈦合金有時也出現(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)生的應變占的作用，即ε≥δ_min時發(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。

主要從降低擴散氫含量、改善組織和降低焊接應力等方面來防止冷裂紋的產生。具體措施有：

1、焊前預熱和焊后緩冷。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散，并可以起到減少焊接應力的作用。

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，會使熱影響區(qū)變寬，晶粒變粗大。因此焊接速度過快或過慢，都會促使冷裂紋的產生。

3、采用合理的裝配和焊接順序。減小焊接接頭的約束應力，改善焊件的應力狀態(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，以降低焊縫中的擴散氫含量。

5、焊前應仔細清除坡口周圍基本金屬表面的水、油、銹等污物．以減少氫的來源。

6、焊后應立即進行去氫處理，使氫從焊接接頭中充分逸出。

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

1、產生的溫度和時間不同

熱裂紋一般產生在焊縫的結晶過程中。冷裂紋大致發(fā)生在焊件冷卻到200～300℃，有的焊后會立即出現(xiàn)，有的可以延至幾小時到幾周甚至更長時間才會出現(xiàn)。所以冷裂紋又稱延遲裂紋。

2、產生的部位和方向不同

熱裂紋絕大多數(shù)產生在焊縫金屬中，有的是縱向，有的是橫向，有時熱裂紋也會延伸到基本金屬中去。冷裂紋大多數(shù)產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，無氧化色。

4、金相結構不同

熱裂紋都是沿晶界開裂的。冷裂紋是貫穿晶粒內部，即穿晶開裂，不過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，常常穿過晶粒，斷口有金屬光澤或呈輕微的氧化色（見圖1）。形狀復雜的大型鑄件容易產生冷裂，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)，有些則是因鑄件內部有很大的殘余應力，在清理和搬運時受到震擊形成的。

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，并對輪轂施加壓力，使輪轂產生塑性變形。當輪轂開始收縮時，受到先已冷卻的輪緣的阻礙，輪幅中產生拉應力，形成冷裂。

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

①改進鑄件結構，使壁厚均勻，必要時可增設加強筋。

②合理設置澆注系統(tǒng)。避免鑄件線收縮受阻。減少鑄造應力。

③控制鋼水中C、Cr、Mn、P等含量。C、Cr、Mn等會降低鋼的導熱性和塑性，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，要避免劇烈撞擊。

裂紋，例如：1、材料在應力或環(huán)境（或兩者同時）作用下產生的裂隙；2 、裂璺；3 、瓷器在燒制時有意做成的像裂璺的花紋；4 、GB-T232-1988金屬彎曲試驗方法：微裂紋： 長度小于2mm, 寬度小于0.2mm;裂紋；長度2-5mm,寬度0.2-0.5mm;裂縫:長度大于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。