熱裂紋

　　熱裂縫一般是指高溫下（從凝固溫度范圍附近至鐵碳平衡圖上的A3線以上溫度）如下圖所示所產(chǎn)生的裂紋，又稱高溫裂縫或結(jié)晶裂縫。

　　熱裂縫通常在焊縫內(nèi)產(chǎn)生，有時也可能出現(xiàn)在熱影響區(qū)，如圖所示。

　　焊接熱裂紋產(chǎn)生的原因

　　由于焊接熔池在結(jié)晶過程中存在著偏析現(xiàn)象，低熔點共晶和雜質(zhì)在結(jié)晶過程中以液態(tài)間層存在形成偏析，凝固以后強度也較低，當(dāng)焊接應(yīng)力足夠大時，就會將液態(tài)間層或剛凝固不久的固態(tài)金屬拉開形成裂縫。

　　此外，如果母材的晶界上也存在有低熔點共晶和雜質(zhì)，則在加熱溫度超過其熔點的熱影響區(qū)，這些低熔點化合物將熔化而形成液態(tài)間層，當(dāng)焊接拉應(yīng)力足夠大時，也會被拉開而形成熱影響區(qū)液化裂縫。

　　總之，熱裂縫的產(chǎn)生是冶金因素和力學(xué)因素綜合作用的結(jié)果。

　　焊接熱裂紋的防止措施

　　1、控制母材及焊材有害元素、雜質(zhì)含量

　　限制母材及焊接材料（包括焊條、焊絲、焊劑和保護(hù)氣體）中易偏析元素及有害雜質(zhì)的含量。特別應(yīng)控制硫、磷等雜質(zhì)元素的含量和降低含碳量。

　　硫幾乎不溶于鋼，它與鐵生成低熔點的硫化鐵（FeS）。焊接時，硫化鐵的存在會導(dǎo)致焊縫熱裂和在熱影響區(qū)出現(xiàn)液化裂縫，使焊接性能變壞；同對硫以薄膜形式存在于晶界，會使鋼的塑性和韌性下降。一般用于焊接的鋼材中硫含量應(yīng)不大于0.045%。有時還需要更嚴(yán)格的控制。

　　磷會使鋼的塑性和韌性下降，提髙鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度，并使焊縫和熱影響區(qū)產(chǎn)生裂縫。磷含量應(yīng)不大于0.055%。有時還需要更嚴(yán)格的控制。

　　材料的焊接性能與含碳量密切相關(guān)。鋼材含碳量越髙，焊接性能變差。一般認(rèn)為，焊縫中碳含量控制在0.10%以下，熱裂縫敏感性可大大降低。

　　調(diào)整焊縫金屬的化學(xué)成份，改善焊縫組織，細(xì)化焊縫晶粒，以提高其塑性，減少或分散偏析程度，控制低熔點共晶的有害影響。

　　例如焊接奧氏體不銹鋼時，采用奧氏體加鐵素體的雙相組織焊縫，可以提高其抗熱裂性能。而單相奧氏體組織的焊縫，則容易產(chǎn)生熱裂紋。

　　采用堿性焊條或焊劑，以降低焊縫中的雜質(zhì)含量，改善結(jié)晶時的偏析程度。

　　控制焊接規(guī)范，適當(dāng)提高焊縫的形狀系數(shù)，采用多層多道焊法，避免中心線偏析，可防止中心線裂縫，焊接時，單道焊縫截面上焊縫寬度與焊縫厚度的比值叫焊縫的形狀系數(shù)或焊縫成形系數(shù)。當(dāng)焊縫的形狀系數(shù)過小時，焊縫窄而深，低熔點雜質(zhì)會聚集在焊縫中心，產(chǎn)生熱裂縫的可能性大大增加，當(dāng)焊縫的形狀系數(shù)較大時，焊縫寬而淺，低熔點共晶和雜質(zhì)聚集在焊縫近表面區(qū)，大大降低了中心線裂縫的傾向。

　　2、采取降低焊接應(yīng)力工藝措施

　　采取各種降低焊接應(yīng)力的工藝措施，如采用合理的焊接順序和方法、釆用較小的焊接線能量、整體預(yù)熱和錘擊法等。

　　收弧時填滿弧坑，可避免產(chǎn)生弧坑裂縫。

　　再熱裂紋產(chǎn)生原因

　　再熱裂縫起源于焊接熱影響區(qū)的粗晶區(qū)，具有晶界斷裂的特征。裂縫大多發(fā)生在應(yīng)力集中部位。一般在焊縫區(qū)域再次受到加熱時形成，故稱再熱裂縫。

　　產(chǎn)生再熱裂縫的原因，一般認(rèn)為是在再加熱時，在第一次熱過程中過飽和固溶的碳化物（主要是釩、鉬的碳化物）再次析出，造成晶內(nèi)強化，使滑移應(yīng)變集中于原先的奧氏體晶界。當(dāng)晶界的塑性應(yīng)變能力不足以承受松弛應(yīng)力過程中所產(chǎn)生的應(yīng)變時，就形成再熱裂縫。

　　再熱裂紋防治措施

　　1）減小殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中，如提高預(yù)熱溫度、焊后緩冷、使焊縫與母材平滑過渡等。

　　2）在滿足設(shè)計要求的前提下，選擇適當(dāng)?shù)暮附硬牧希购缚p金屬的高溫強度稍低于母材，讓應(yīng)力在焊縫中松弛，可避免在熱影響區(qū)產(chǎn)生裂縫。

　　3）在保證室溫接頭強度的情況下，提高消除應(yīng)力退火溫度，致使析出比較粗大的碳化物粒子，以改善高溫延性。