内蒙古科技大学：《金属工艺学》课程教学课件（PPT讲稿）第四篇 材料的焊接成形 4.5 焊接缺陷与检验 4.6 焊接件结构设计

出上斗 内蒙古科技大学 学 (焊接成形部分)

4.5焊接缺陷与检验 焊接接头的不完整性称焊接缺陷。主要有焊 接裂纹、未焊透、夹渣、气孔和焊缝外观缺陷 等。 燥稻 变边 22272Z2a-2 未燥透 夹被 b 裂纹 气孔 常见焊接陷

焊接接头的不完整性称焊接缺陷。主要有焊 接裂纹、未焊透、夹渣、气孔和焊缝外观缺陷 等。 4.5 焊接缺陷与检验

4.5.1焊接裂纹 1、热裂纹 √热裂纹的特征 热裂纹可发生在 焊缝区或热影响区。 热裂纹的微观特 征是沿晶界开裂，所 以又称晶间裂纹。因 热裂纹在高温下形成， 所以有氧化色彩。 热裂纹动画仿真

4.5.1 焊接裂纹 1、热裂纹 ✓ 热裂纹的特征 热裂纹可发生在 焊缝区或热影响区。 热裂纹的微观特 征是沿晶界开裂，所 以又称晶间裂纹。因 热裂纹在高温下形成， 所以有氧化色彩。 热裂纹动画仿真

√热裂纹产生的原因： >晶间存在液态薄膜。 >接头中存在拉应力。 √热裂纹的防止： >限制钢材和焊条、焊剂的低熔点杂质，如硫和 磷含量。Fe和FeS易形成低熔点共晶，其熔点 为988℃，很容易产生热裂纹。 >缩小结晶温度范围，改善焊缝组织，细化焊缝 晶粒，提高塑性减少偏析。 >减少焊接应力的工艺措施，如采用小线能量， 焊前预热，合理的焊缝布置等

✓ 热裂纹产生的原因: ➢ 晶间存在液态薄膜。 ➢ 接头中存在拉应力。 ✓ 热裂纹的防止: ➢ 限制钢材和焊条、焊剂的低熔点杂质，如硫和 磷含量。Fe和FeS易形成低熔点共晶，其熔点 为988℃，很容易产生热裂纹。 ➢ 缩小结晶温度范围，改善焊缝组织，细化焊缝 晶粒，提高塑性减少偏析。 ➢ 减少焊接应力的工艺措施，如采用小线能量， 焊前预热，合理的焊缝布置等

2、冷裂纹 √冷裂纹的形态和特征 焊缝区和热影响区都可能产生冷裂纹。冷裂 纹的特征是无分支，通常为穿晶型。冷裂纹无氧 化色彩。 最常见的冷裂纹是延迟裂纹，即在焊后延迟 一段时间才发生的裂纹。 冷裂纹动画仿真 ✉

2、冷裂纹 ✓ 冷裂纹的形态和特征 焊缝区和热影响区都可能产生冷裂纹。冷裂 纹的特征是无分支，通常为穿晶型。冷裂纹无氧 化色彩。 最常见的冷裂纹是延迟裂纹，即在焊后延迟 一段时间才发生的裂纹。 冷裂纹动画仿真

√延迟裂纹的产生原因： >焊接接头（焊缝和热影响区及熔合区）的淬火倾向严 重，产生淬火组织，导致接头性能脆化。 >焊接接头含氢量较高，并聚集在焊接缺陷处形成大 量氢分子，造成非常大的局部压力，使接头脆化。 >存在较大的拉应力。因氢的扩散需要时间，所以冷 裂纹在焊后需延迟一段时间才出现。由于是氢所诱 发的，也叫氢致裂纹。 ✉D

✓ 延迟裂纹的产生原因: ➢ 焊接接头(焊缝和热影响区及熔合区)的淬火倾向严 重，产生淬火组织，导致接头性能脆化。 ➢ 焊接接头含氢量较高，并聚集在焊接缺陷处形成大 量氢分子，造成非常大的局部压力，使接头脆化。 ➢ 存在较大的拉应力。因氢的扩散需要时间，所以冷 裂纹在焊后需延迟一段时间才出现。由于是氢所诱 发的，也叫氢致裂纹

√防止延迟裂纹的措施： >选用碱性焊条或焊剂，减少焊缝金属中氢的含量，提 高焊缝金属塑性。 >焊条焊剂要烘干，焊缝坡口及附近母材要去油水；除 锈，减少氢的来源。 > 工件焊前预热，焊后缓冷，可降低焊后冷却速度，避 免产生淬硬组织，并可减少焊接残余应力。 >采取减小焊接应力的工艺措施，如对称焊，小线能量 的多层多道焊等。 >焊后立即进行去氢（后热)处理，加热到250℃，保温 2~6h,使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面。 >焊后进行清除应力的退火处理。 ✉D

✓ 防止延迟裂纹的措施: ➢ 选用碱性焊条或焊剂，减少焊缝金属中氢的含量，提 高焊缝金属塑性。 ➢ 焊条焊剂要烘干，焊缝坡口及附近母材要去油水；除 锈，减少氢的来源。 ➢ 工件焊前预热，焊后缓冷，可降低焊后冷却速度，避 免产生淬硬组织，并可减少焊接残余应力。 ➢ 采取减小焊接应力的工艺措施，如对称焊，小线能量 的多层多道焊等。 ➢ 焊后立即进行去氢（后热）处理，加热到250℃，保温 2～6h，使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面。 ➢ 焊后进行清除应力的退火处理

4.5.2气孔 焊缝气孔有三种： √氢气孔 高温时，氢在液体中的溶解度很大，大量的 氢溶入焊缝熔池中，而焊缝熔池在热源离开后快 速冷却，氢的溶解度急速下降，析出氢气，产生 氢气孔。 √一氧化碳气孔 当熔池氧化严重时，熔池存在较多的FeO, 在熔池温度下降时，将发生如下反应： Fe0+C=Fe+C0↑ 此时，若熔池已开始结晶，则C0将来不及逸 出，便产生C0气孔。熔池氧化愈严重，含碳量愈 高，越易产生C0气孔

4.5.2 气孔 焊缝气孔有三种： ✓ 氢气孔 高温时，氢在液体中的溶解度很大，大量的 氢溶入焊缝熔池中，而焊缝熔池在热源离开后快 速冷却，氢的溶解度急速下降，析出氢气，产生 氢气孔。 ✓ 一氧化碳气孔 当熔池氧化严重时，熔池存在较多的FeO， 在熔池温度下降时，将发生如下反应： FeO+C = Fe+CO↑ 此时，若熔池已开始结晶，则CO将来不及逸 出，便产生CO气孔。熔池氧化愈严重，含碳量愈 高，越易产生CO气孔

氮、氢的溶解度变化 50 40 0 H 20 H 10 600100014001800 2200 2600 77C 氮、氢的溶解度随温度的变化 ✉

氮、氢的溶解度变化

√氮气孔 熔池保护不好时，空气中的氮溶入熔池 而产生。 防止气孔的方法： 焊条、焊剂要烘干，焊丝和焊缝坡口及 其两侧的母材要清除锈、油和水。 焊接时采用短弧焊，采用碱性焊条。C02 焊时，采用药芯焊丝。 采用低碳材料都可减少和防止气孔的产 生。 ✉D

✓ 氮气孔 熔池保护不好时，空气中的氮溶入熔池 而产生。 防止气孔的方法： 焊条、焊剂要烘干，焊丝和焊缝坡口及 其两侧的母材要清除锈、油和水。 焊接时采用短弧焊，采用碱性焊条。CO2 焊时，采用药芯焊丝。 采用低碳材料都可减少和防止气孔的产 生