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S5高速鋼牌號(hào)？鋼材熱裂紋、再熱裂紋、冷裂紋、層狀撕裂產(chǎn)生原因及防治方法

S5高速鋼牌號(hào)？鋼材熱裂紋、再熱裂紋、冷裂紋、層狀撕裂產(chǎn)生原因及防治方法

層狀撕裂的形態(tài)與夾雜物的類(lèi)型，形狀，分布和位置密切相關(guān)。

當(dāng)層狀MnS夾雜物沿軋制方向占優(yōu)勢(shì)時(shí)，當(dāng)硅酸鹽夾雜物主要為線性時(shí)，如鋁夾雜物不規(guī)則，則層狀撕裂具有清晰的階梯形狀。踩了

5）為了防止冷裂紋引起的層狀撕裂，應(yīng)采取一些防止冷裂紋的措施，例如減少氫氣量，適當(dāng)增加預(yù)熱和控制中間層溫度。

由于焊接生產(chǎn)中使用的鋼類(lèi)型和焊接材料不同，不同類(lèi)型的結(jié)構(gòu)，鋼度和特定的施工條件可能會(huì)導(dǎo)致各種形式的冷裂紋。但是，在生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到延遲的裂紋。

1）焊趾裂紋-該裂紋起源于母材和焊縫的交界處，并且應(yīng)力集中很大。裂紋通常與焊縫平行，并且通常從趾表面開(kāi)始延伸至母材深度。

根據(jù)其性質(zhì)，焊接裂紋可分為熱裂紋，再熱裂紋，冷裂紋和分層撕裂。以下是各種裂紋的原因，特征和預(yù)防方法的詳細(xì)說(shuō)明。

2：氫在不同金屬結(jié)構(gòu)中溶解和擴(kuò)散的能力不同。 氫在奧氏體中的溶解度比鐵素體大得多。

因此，當(dāng)在焊接過(guò)程中奧氏體轉(zhuǎn)變成鐵素體時(shí)，氫的溶解度突然降低。

同時(shí)，氫的擴(kuò)散速度恰好相反，當(dāng)其從奧氏體變?yōu)殍F素體時(shí)，氫的擴(kuò)散速率突然增加。

3：氫的影響通常認(rèn)為，在熱影響區(qū)附近，冷裂紋被誘發(fā)為層狀撕裂，并且氫是重要的影響因素。

為了防止層狀撕裂，應(yīng)采取以下措施：

1：非金屬夾雜物的類(lèi)型，數(shù)量和分布是分層淚液的基本原因。 這是鋼的各向異性和力學(xué)性能的根本原因。

這是內(nèi)部低溫裂紋。它僅限于厚板或焊縫的母材的熱影響區(qū)，主要發(fā)生在“ L”，“ T”，“ +”型接頭中。定義為當(dāng)軋制厚鋼板的厚度不足以承受該方向上的焊接收縮應(yīng)變時(shí)在母材中發(fā)生的階梯狀的冷裂紋。

通常，在厚鋼板的軋制過(guò)程中，將鋼中的一些非金屬夾雜物軋制成平行于軋制方向的帶狀?yuàn)A雜物，這些夾雜物使鋼板的各種性能機(jī)械取向。在選擇防止分層撕裂的材料時(shí)，可以使用精煉鋼，即可以使用具有較高z方向性能的鋼板，并且可以改進(jìn)接頭設(shè)計(jì)以避免側(cè)面出現(xiàn)單面焊縫或斜面 承受z方向應(yīng)力。

a：形成脆硬的馬氏體組織-馬氏體是碳在mar鐵中的過(guò)飽和固溶體，碳原子以間隙原子的形式存在于晶格中，導(dǎo)致鐵原子偏離平衡位置和晶格 較大的變形，導(dǎo)致組織處于硬化狀態(tài)。特別是在焊接條件下，近縫區(qū)的加熱溫度很高，這會(huì)導(dǎo)致奧氏體晶粒嚴(yán)重生長(zhǎng)。 當(dāng)快速冷卻時(shí)，粗奧氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)榇竹R氏體。根據(jù)金屬的強(qiáng)度理論，我們可以知道馬氏體是一種脆性和堅(jiān)硬的組織，當(dāng)發(fā)生斷裂時(shí)會(huì)消耗較低的能量。 因此，當(dāng)馬氏體存在于焊接接頭中時(shí)，裂紋易于形成和傳播。

2）焊縫下的裂紋-這種裂紋通常發(fā)生在焊接熱影響區(qū)，具有更大的硬化傾向和更高的氫含量。通常，裂紋方向平行于熔合線。

鋼種的硬化趨勢(shì)主要取決于化學(xué)成分，板厚，焊接工藝和冷卻條件。

焊接時(shí)，鋼的硬化趨勢(shì)越大，發(fā)生裂紋的可能性就越大S5高速鋼牌號(hào)。為什么鋼在硬化后會(huì)導(dǎo)致開(kāi)裂？可以概括為以下兩個(gè)方面。

影響層狀撕裂的因素很多，主要有以下幾個(gè)方面：

它通常發(fā)生在某些含有沉淀強(qiáng)化元素的鋼種和超級(jí)合金中（包括低合金高強(qiáng)度鋼，珠光體耐熱鋼，增強(qiáng)析出的高溫合金和某些奧氏體不銹鋼）。 焊接后未發(fā)現(xiàn)裂紋。相反，在熱處理過(guò)程中出現(xiàn)了裂紋。再熱裂紋出現(xiàn)在焊縫熱影響區(qū)的過(guò)熱粗晶粒處，其取向是沿著熔合線沿奧氏體粗晶粒邊界生長(zhǎng)。

3）多邊化裂紋是由于在形成多邊化過(guò)程中高溫下的低塑性造成的。這種裂縫并不常見(jiàn)，其預(yù)防措施可以添加諸如Mo，W，Ti等元素S5高速鋼牌號(hào)。 來(lái)增加多邊化的能量。

第三類(lèi)沿遠(yuǎn)離熱影響區(qū)的基材中的夾雜物開(kāi)裂，并且通常發(fā)生在具有更多MnS片狀?yuàn)A雜物的厚板結(jié)構(gòu)中。

由于層狀撕裂的巨大影響和嚴(yán)重的危害，在施工之前必須判斷鋼層狀撕裂的敏感性。

1：焊接時(shí)，焊接材料中的水分，焊件凹槽處的銹蝕，油漬和環(huán)境濕度是焊縫中富氫的原因。

在通常情況下，基材和焊絲中的氫量很小，但是電極涂層的水分和空氣中的水分不能忽略，成為氫化的主要來(lái)源。

這種防裂措施與結(jié)晶裂紋基本一致。

尤其是在冶金中，盡可能減少硫，磷，硅和硼等低熔點(diǎn)共晶組成元素的含量非常有效； 在技術(shù)上，可以降低線能量，并且可以減小熔池熔合線的凹度。

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2）使用焊接量較小的對(duì)稱(chēng)角焊縫代替焊接量較大的全熔透焊縫，以免產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力。

再熱裂紋

2）近縫區(qū)的液化裂紋是沿奧氏體晶界開(kāi)裂的微裂紋。 它的大小非常小，出現(xiàn)在近縫區(qū)域或熱影響區(qū)的各層之間。

其原因通常是由于焊接期間焊縫附近區(qū)域的金屬或焊縫的夾層金屬引起的。 在高溫下，這些區(qū)域中奧氏體晶界上的低熔點(diǎn)共晶成分會(huì)重新熔化。晶體之間的奧氏體裂紋形成液化裂紋。

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各種鋼的冷裂[H]cr值不同，它與化學(xué)成分，鋼度，預(yù)熱溫度和冷卻條件有關(guān)。

首先，精煉鋼廣泛使用鐵水早期脫硫和真空脫氣的方法，這種方法只能冶煉0。003?0。005％的超低硫鋼，其斷面收縮率（Z方向）可達(dá)到23?25％。

防止冷裂紋可以從三個(gè)方面開(kāi)始：工件的化學(xué)成分，焊接材料的選擇和技術(shù)措施。

應(yīng)盡可能選擇低碳當(dāng)量的材料； 低氫焊條應(yīng)用于焊接材料，低強(qiáng)度匹配應(yīng)用于焊縫，奧氏體焊接材料也可用于具有高冷裂傾向的材料； 合理控制線路能量，預(yù)熱和后熱熱處理是防止冷裂的技術(shù)措施。

層狀撕裂

3）根裂紋-這種裂紋是延遲裂紋的一種較常見(jiàn)形式，主要發(fā)生在氫含量高和預(yù)熱溫度不足的情況下。該裂紋類(lèi)似于焊趾裂紋，并且起源于焊縫根部應(yīng)力集中更大的部分。根裂紋可能出現(xiàn)在熱影響區(qū)的粗晶粒部分或焊縫金屬中。

延遲破解有以下三種形式：

其次，通過(guò)將MnS轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌氐牧蚧飦?lái)控制硫化物夾雜物的形態(tài)，使其在熱軋過(guò)程中難以拉伸，從而降低了各向異性。廣泛使用的添加元素是鈣和稀土元素。經(jīng)過(guò)上述處理，可以制造Z方向減小50％至70％的層狀抗撕裂鋼板。

冷裂紋

常用的評(píng)估方法包括Z方向拉伸截面收縮和螺栓Z方向臨界應(yīng)力方法。

為了防止層狀撕裂，面積的減少應(yīng)不小于15％。 通常，期望為15-20％。 當(dāng)為25％時(shí)，層狀抗撕裂性被認(rèn)為是優(yōu)異的。

它主要發(fā)生在高，中碳鋼，低和中合金鋼的焊接熱影響區(qū)中，但是某些金屬，例如一些超高強(qiáng)度鋼，鈦和鈦合金，有時(shí)會(huì)在焊縫中產(chǎn)生冷裂紋。通常，鋼種的硬化趨勢(shì)，焊接接頭的氫含量和分布以及接頭上的約束應(yīng)力狀態(tài)是導(dǎo)致焊接高強(qiáng)度鋼時(shí)產(chǎn)生冷裂紋的三個(gè)主要因素。焊接后形成的馬氏體組織在氫的作用下與拉伸應(yīng)力結(jié)合形成冷裂紋。

他的形成通常是經(jīng)顆粒或經(jīng)顆粒的。冷裂紋通常分為焊趾裂紋，焊縫下裂紋和根部裂紋。

鋼種的硬化趨勢(shì)，焊接接頭的氫含量和分布以及接頭上的約束應(yīng)力狀態(tài)是焊接高強(qiáng)度鋼時(shí)引起冷裂紋的三個(gè)主要因素。在一定條件下，這三個(gè)因素是相互聯(lián)系和相輔相成的。

第三，從防止分層撕裂的角度出發(fā)，在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，主要避免了Z方向應(yīng)力和應(yīng)力集中。 具體措施如下：

4）對(duì)于T型接頭，可以在水平板上預(yù)焊一層低強(qiáng)度焊接材料，以防止焊接根部開(kāi)裂并減輕焊接應(yīng)變。

b：硬化會(huì)形成更多的晶格缺陷-金屬在熱不平衡條件下會(huì)形成大量的晶格缺陷。這些晶格缺陷主要是空位和位錯(cuò)。

隨著焊接熱影響區(qū)中熱應(yīng)變的增加，在應(yīng)力和熱不平衡條件下，空位和位錯(cuò)將移動(dòng)并聚集。 當(dāng)它們的濃度達(dá)到某個(gè)臨界值時(shí)，就會(huì)形成裂紋源。

在不斷的應(yīng)力作用下，它將繼續(xù)膨脹并形成宏觀裂紋。

3）凹槽應(yīng)在承受Z方向應(yīng)力的一側(cè)打開(kāi)。

防止再熱裂紋從材料選擇的角度來(lái)看，可以使用細(xì)晶粒鋼。在工藝方面，選擇較小的線能量，選擇較高的預(yù)熱溫度并配合后續(xù)的熱措施，并選擇匹配度較低的焊接材料以避免應(yīng)力集中。

1）應(yīng)盡量避免單面焊接。 改用雙面焊縫可以減輕焊縫根部的應(yīng)力狀態(tài)，以防止應(yīng)力集中。

在焊接過(guò)程中的高溫作用下，大量的氫氣會(huì)溶解在熔池中。 在隨后的冷卻和凝固過(guò)程中，由于溶解度的急劇下降，氫將盡可能多地逸出，但是由于快速冷卻，氫將不會(huì)及時(shí)逸出它保留在焊縫金屬中以形成可擴(kuò)散的氫。

層狀撕裂不同于冷裂紋，其產(chǎn)生與鋼種的強(qiáng)度水平無(wú)關(guān)，主要與鋼中夾雜物的數(shù)量和分布形式有關(guān)。

層狀撕裂會(huì)在軋制鋼板中發(fā)生，例如低碳鋼，低合金高強(qiáng)度鋼，甚至鋁合金板。根據(jù)分層淚液的位置，它可以分為三類(lèi)：

類(lèi)是由焊接熱影響區(qū)的焊趾或根部的冷裂紋引起的層狀撕裂。

2：Z方向的約束應(yīng)力厚壁焊接結(jié)構(gòu)在焊接后會(huì)受到不同的Z方向的約束應(yīng)力，殘余應(yīng)力和載荷，這是導(dǎo)致層狀撕裂的機(jī)械條件。

當(dāng)在剛性約束條件下焊接厚板結(jié)構(gòu)，特別是T形和角焊縫時(shí)，當(dāng)焊接收縮時(shí)，會(huì)在母材的厚度方向上產(chǎn)生較大的拉伸應(yīng)力和應(yīng)變。 當(dāng)應(yīng)變超過(guò)母材的塑性時(shí)，變形時(shí)，夾雜物將從金屬基材上分離，并產(chǎn)生微裂紋。 在持續(xù)的應(yīng)力作用下，裂紋將沿著夾雜物平面膨脹，形成所謂的“平臺(tái)”。

第二種類(lèi)型是在焊接熱影響區(qū)的夾雜物處開(kāi)裂，這是工程中更常見(jiàn)的層狀撕裂。

熱裂

氫是引起高強(qiáng)度鋼冷裂的重要因素之一，并且具有延遲的特性。 因此，由氫引起的延遲裂化在許多文獻(xiàn)中被稱(chēng)為“氫致裂化”。實(shí)驗(yàn)研究證明，高強(qiáng)度鋼焊接接頭中的氫含量越高，裂紋敏感性越大。 當(dāng)局部區(qū)域中的氫含量達(dá)到某個(gè)閾值時(shí)，裂紋開(kāi)始發(fā)生。 該值稱(chēng)為裂紋產(chǎn)生的閾值。氫含量[H]cr。

預(yù)防措施是：從冶金學(xué)角度考慮，適當(dāng)調(diào)整焊接金屬成分，縮短脆性溫度區(qū)范圍，控制焊接中硫，磷，碳等有害雜質(zhì)的含量； 減薄焊接的原始晶粒，并適當(dāng)添加Mo，V，Ti，Nb等元素； 在技術(shù)上，可以通過(guò)在焊接前預(yù)熱，控制線能量，減少接頭約束等方面來(lái)預(yù)防。

1）裂紋主要發(fā)生在含有更多雜質(zhì)的碳鋼和低合金鋼（包括S，P，C和Si）以及單相奧氏體鋼，鎳基合金和某些鋁合金的焊縫中。每次。

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這種裂紋是由焊接結(jié)晶過(guò)程中固相線附近的凝固金屬收縮引起的。 殘留的液態(tài)金屬不足，無(wú)法及時(shí)填充。

它是在焊接過(guò)程中在高溫下產(chǎn)生的，因此稱(chēng)為熱裂紋，其特征是沿原始奧氏體晶界開(kāi)裂。

取決于焊接金屬的材料（低合金高強(qiáng)度鋼，不銹鋼，鑄鐵，鋁合金和某些特殊金屬等）。），形狀，溫度范圍和熱裂紋的主要原因也不同。

目前，熱裂紋可分為三類(lèi)：結(jié)晶裂紋，液化裂紋和多邊裂紋。