焊接再熱裂紋的機(jī)理

　　再熱裂紋的形成，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是晶內(nèi)由于強(qiáng)化強(qiáng)度很大而晶界強(qiáng)度較弱，在焊后熱處理時(shí)，應(yīng)力松弛時(shí)的形變集中加在了晶界上，一旦晶界應(yīng)變超出了晶界的強(qiáng)度極限時(shí)，會(huì)導(dǎo)致沿晶界開(kāi)裂產(chǎn)生裂紋。

　?。?）再熱裂紋形成的內(nèi)因焊接時(shí)，熔合線附近的熱影響區(qū)被加熱到1200℃左右，尤其是厚板多次被加熱后，晶粒粗大，而在冷卻時(shí)強(qiáng)碳化物析出較慢，同樣在埋弧焊時(shí)，由于線能量較大，焊縫中間的晶粒也較粗大，在隨后的SR處理（480～680℃）過(guò)程中，碳化物（V4C3、NbC、MoC等）在晶內(nèi)彌散沉淀，從而強(qiáng)化了晶內(nèi)（晶內(nèi)熱強(qiáng)性好），使熱處理時(shí)，應(yīng)力松弛時(shí)的應(yīng)變集中加載在晶界上；晶粒粗大，使承載應(yīng)變的晶界數(shù)銳減，同樣應(yīng)變單位晶界應(yīng)變量大大增加；另外，在焊后SR處理時(shí)，低熔點(diǎn)雜質(zhì)及B、Sb、Sn、As等微量元素偏析于晶界，減弱了晶界的塑性，應(yīng)變超過(guò)晶界的塑性極限就形成開(kāi)裂。

　　（2）再熱裂紋形成的外因上面簡(jiǎn)述了再熱裂紋的內(nèi)因，但要產(chǎn)生再熱裂紋還需要外因的存在，外因的產(chǎn)生應(yīng)該從焊接殘余應(yīng)力和膨脹應(yīng)力兩個(gè)部分來(lái)考慮。

　　焊后消應(yīng)力熱處理時(shí)，焊接殘余應(yīng)力通過(guò)松弛蠕變變形得以降低，當(dāng)材料的變形難以滿(mǎn)足這種變形要求時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂紋。在焊接區(qū)，低熔點(diǎn)化合物、偏析及粗晶脆化區(qū)的存在，由于晶界強(qiáng)度、韌性不足，不能抵抗蠕變膨脹變形而產(chǎn)生裂紋失效。

　　蠕變變形，實(shí)際上是一個(gè)受熱膨脹的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中是產(chǎn)生膨脹拉應(yīng)力，來(lái)抵消一部分焊接過(guò)程中產(chǎn)生的壓應(yīng)力，當(dāng)冷卻收縮時(shí)產(chǎn)生收縮力來(lái)抵消部分焊接過(guò)程中產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而使應(yīng)力峰值降低。因此，在焊接區(qū)內(nèi)微缺陷氣孔、夾渣等應(yīng)力集中區(qū)，當(dāng)膨脹力與該區(qū)應(yīng)力疊加后產(chǎn)生高峰值的拉應(yīng)力，峰值大于材料的強(qiáng)度值時(shí)，原來(lái)維持不失效的平衡將被打破而產(chǎn)生裂紋。這些應(yīng)力集中的區(qū)域應(yīng)力分布的狀態(tài)很復(fù)雜，受厚度位置的不同而存在差異，受周?chē)欠裼薪庸艿染惺牟煌煌１热?，該種缺陷處于V型坡口焊接時(shí)的下部，這些缺陷受的是拉應(yīng)力，處于上方時(shí)，受的是壓應(yīng)力。這也是很多再熱裂紋多存在于焊接區(qū)的根部的原因。復(fù)合堆焊過(guò)渡層由于是異種鋼的焊接，組織非常復(fù)雜，又處于拉應(yīng)力的區(qū)域，故產(chǎn)生的再熱裂紋的傾向也是很大的。

　　防止再熱裂紋產(chǎn)生的方法

　　1、正確選擇焊接材料

　　一般V是引起再熱裂紋的主要因素，Mo僅次于V，而當(dāng)V和Mo同時(shí)加入時(shí)則極為有害。因此，低合金鋼中Cr-Mo-V鋼的再熱裂紋傾向最大！

　　2、工藝措施

　　正確選擇匹配的焊接材料。選用低匹配的焊接材料可以降低焊縫強(qiáng)度，同時(shí)可以減輕熱影響區(qū)金屬塑性應(yīng)變的集中程度，因而有利于降低再熱裂紋的敏感性。進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，是防止再熱裂紋產(chǎn)生的有效措施之一。一般預(yù)熱溫度應(yīng)比推薦溫度高50～100℃。如焊后及時(shí)進(jìn)行熱處理，預(yù)熱溫度可適當(dāng)降低。

　　選擇適當(dāng)?shù)暮附訜彷斎?，焊接熱輸入的影響比較復(fù)雜，與鋼中成分、熱影響區(qū)組織狀態(tài)及殘余應(yīng)力等有關(guān)。采用回火焊道，有助于細(xì)化熱影響區(qū)晶粒。并減少應(yīng)力集中，從而減少再熱裂紋傾向。減少缺陷的產(chǎn)生，如咬邊及根部未焊透等缺陷是應(yīng)力集中源，防止這類(lèi)缺陷，可以在一定程度上減少再熱裂紋的產(chǎn)生。再如減少焊縫余高或?qū)⒂诟吣テ娇梢悦黠@減少熱影響區(qū)的應(yīng)力集中。

　　焊后熱處理，低合金鋼存在著再熱裂紋最敏感的溫度范圍，如果能避開(kāi)這一范圍，就能防止再熱開(kāi)裂的產(chǎn)生，但前提是應(yīng)能滿(mǎn)足改善組織或消除應(yīng)力的基本要求。因此，在保證金屬材料強(qiáng)度性能的同時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高消除應(yīng)力的退火溫度和延長(zhǎng)保溫時(shí)間，注意再熱裂紋敏感區(qū)的冷卻速度，盡量使熱處理工藝規(guī)范避開(kāi)或減少再熱裂紋敏感區(qū)的停留，做到萬(wàn)無(wú)一失。