冷裂纹和热裂纹的区别
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冷裂纹和热裂纹的区别主要体现在产生的原因、温度和时间、产生的部位和方向、外观特征以及金相结构等方面。以下是详细介绍:
产生的原因。热裂纹通常是由于焊接过程中产生的温度和应力超过了材料的极限,导致材料的塑性变形产生应力积累,最终导致裂纹的形成;冷裂纹是焊接完成后,由于残余应力导致材料在冷却过程中出现裂纹现象。
温度和时间。热裂纹一般产生在焊缝的结晶过程中,而冷裂纹大致发生在焊件冷却到200~300℃以下,有的焊后会立即出现,有的可以延至几小时到几周甚至更长时间才会出现。
产生的部位和方向。热裂纹绝大多数产生在焊缝金属中,有的是纵向,有的是横向,有时热裂纹也会延伸到基本金属中去;冷裂纹大多数产生在母材金属或熔合线上,大多数为纵向裂纹,少数为横向裂纹。
外观特征。热裂纹断面都有明显的氧化色;冷裂纹断口发亮,无氧化色。
金相结构。热裂纹都是沿晶界开裂的;冷裂纹是贯穿晶粒内部,即穿晶开裂,不过也有的是沿晶界开裂。
裂纹是降低焊接结构使用性能最危险的焊接缺陷之一,焊缝中禁止出现任何形式的裂纹,
冷裂纹和热裂纹之间有什么区别呢?先来说说它们是如何产生的吧!
冷裂纹
是在金属经焊接或铸造成形后冷却到较低温度时产生的裂纹,有时候会在焊接后立马出现有时候要等一段时间才会出现。
热裂纹
是在高温和熔池凝固过程中产生的裂纹,是焊接过程中最常见的裂纹类型。
区别在于
(1)产生是温度和时间也不同。一个高温一个低温,一个发生在焊接中一个在焊接后。
(2)金相结构不同。热裂纹沿晶界开裂的,冷裂纹是贯穿晶粒内部。
(3)外观特征不同。热裂纹有明显的氧化色冷裂纹无氧化色。
(4)产生的部位和方向不同。热裂纹绝大多数产生在焊缝金属中,冷裂纹大多数产生在基本金属或熔合线上。冷裂:是铸件凝固后冷却到弹性状态时,因局部铸造应力大于合金的极限强度而引起的开裂。
特征:冷裂往往穿晶扩展到整个截面,呈宽度均匀的细长直线或折线状,断口有金属光泽或轻微氧化光泽。
热裂:是铸件在凝固末期或终凝后不久,铸件尚处于强度和塑性都很低的状态下,由于铸件固态收缩受阻而引起的裂纹。
特征:热裂断口严重氧化,无金属光泽,裂纹在晶界萌生并沿晶界扩展,呈粗细不均、曲折而不规则的曲线。
1.热裂纹
是在焊接时高温下产生的,故称热裂纹,它的特征是沿原奥氏体晶界开裂。根据所焊金属的材料不同(低合金高强钢、不锈钢、铸铁、铝合金和某些特种金属等),产生热裂纹的形态、温度区间和主要原因也各不相同。目前,把热裂纹分为结晶裂纹、液化裂纹和多边裂纹等三大类。
1)结晶裂纹主要产生在含杂质较多的碳钢、低合金钢焊缝中(含S,P,C,Si骗高)和单相奥氏体钢、镍基合金以及某些铝合金焊逢中。这种裂纹是在焊逢结晶过程中,在固相线附近,由于凝固金属的收缩,残余液体金属不足,不能及时添充,在应力作用下发生沿晶开裂。
防治措施为:在冶金因素方面,适当调整焊逢金属成分,缩短脆性温度区的范围控制焊逢中硫、磷、碳等有害杂质的含量;细化焊逢金属一次晶粒,即适当加入Mo、V、Ti、Nb等元素;在工艺方面,可以通过焊前预热、控制线能量、减小接头拘束度等方面来防治。
2)近缝区液化裂纹是一种沿奥氏体晶界开裂的微裂纹,它的尺寸很小,发生于HAZ近缝区或层间。它的成因一般是由于焊接时近缝区金属或焊缝层间金属,在高温下使这些区域的奥氏体晶界上的低熔共晶组成物被重新熔化,在拉应力的作用下沿奥氏体晶间开裂而形成液化裂纹。
这一种裂纹的防治措施与结晶裂纹基本上是一致的。特别是在冶金方面,尽可能降低硫、磷、硅、硼等低熔共晶组成元素的含量是十分有效的;在工艺方面,可以减小线能量,减小熔池熔合线的凹度。
3)多边化裂纹是在形成多边化的过程中,由于高温时的塑性很低造成的。这种裂纹并不常见,其防治措施可以向焊缝中加入提高多边化激化能的元素如Mo、W、Ti等。
2.再热裂纹
通常发生于某些含有沉淀强化元素的钢种和高温合金(包括低合金高强钢、珠光体耐热钢、沉淀强化高温合金,以及某些奥氏体不锈钢),他们焊后并未发现裂纹,而是在热处理过程中产生了裂纹。再热裂纹产生在焊接热影响区的过热粗晶部位,其走向是沿熔合线的奥氏体粗晶晶界扩展。
防治再热裂纹从选材方面,可以选用细晶粒钢。在工艺方面,选用较小的线能量,选用较高的预热温度并配合以后热措施,选用低匹配的焊接材料,避免应力集中。