冷裂纹

1、焊接接头存在淬硬组织，性能脆化。

2、扩散氢含量较高，使接头性能脆化，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。（氢是诱发延迟裂纹的最活跃因素，故有人将延迟裂纹又称氢致裂纹）

3、存在较大的焊接拉应力。

主要从降低扩散氢含量、改善组织和降低焊接应力等方面来防止冷裂纹的产生。具体措施有：

1、焊前预热和焊后缓冷。这不仅可以改善焊接接头的金相组织，降低热影响区的硬度和脆性，而且可以加速焊缝中的氢向外扩散，并可以起到减少焊接应力的作用。

2、选择合适的焊接规范。若焊接速度太快，由于冷却速度快，易形成淬火组织；若焊接速度太慢，会使热影响区变宽，晶粒变粗大。因此焊接速度过快或过慢，都会促使冷裂纹的产生。

3、采用合理的装配和焊接顺序。减小焊接接头的约束应力，改善焊件的应力状态。

4、选用合适的焊接材料。如选用碱性低氢型焊条和碱度高的埋弧焊剂。焊前要烘干焊条、焊剂，并做到随用随取。清除焊丝中的油、锈等污物，以降低焊缝中的扩散氢含量。

5、焊前应仔细清除坡口周围基本金属表面的水、油、锈等污物．以减少氢的来源。

6、焊后应立即进行去氢处理，使氢从焊接接头中充分逸出。

7、焊后（特别对易淬火钢）应立即进行消除应力的退火处理。这样不仅可以减少或消除焊接残余应力，改善接头的显微组织和性能。同时也可以促使焊缝中的氧向外扩散

焊接接头冷却到较低温度下时产生的焊接裂纹叫冷裂纹。主要发生在中碳钢、高碳钢、低合金高强钢、中合金钢高强钢、马氏体不锈钢的焊接热影响区，一些超高强度钢、钛合金有时也出现在焊缝中。焊接冷裂纹主要分布在焊道下、焊缝根部、焊趾、焊缝表面，具有沿品及穿晶断裂特征，断口明亮有金属光泽，，同热裂纹一样，其断裂条件是：焊接接头局部位置的延性δ_min不足以承受所发生的应变占的作用，即ε≥δ_min时发生断裂。焊接冷裂纹包括淬硬脆化裂纹、延迟裂纹、低塑性脆化裂纹。

1、淬硬脆化裂纹

淬硬倾向大的钢在焊接热循环作用下产生淬硬组织，在应力作用下产生裂纹。产生裂纹的敏感温度在M_s附近，焊接接头冷却到一定温度以下即出现裂纹，没有延迟开裂特征。一些超高强度钢、马氏体不锈钢、工具钢具有较高的淬硬脆化裂纹敏感性。

2、延迟裂纹

焊接接头冷却到室温后并在一定时间（几小时、几天，甚至十几天）才出现的焊接冷裂纹称延迟裂纹。延迟裂纹的影响因素有淬硬组织、氢、应力。钢的淬硬倾向越大，焊接时越容易形成脆硬的马氏体组织，产生裂纹的敏感性越高；焊缝金属中的扩散氢是延迟裂纹形成的主要因素，氢含量越高，延迟裂纹的敏感性越大；存在应力是产生延迟裂纹的必要条件，应力主要有：由焊接的不均匀加热和冷却过程引起的热应力、由金属相变发生的体积变化而引起的棚变应力、由结构刚度和约束引起的拘束应力。

3、低塑性脆化裂纹

被焊母材或焊缝金属本身塑性过低，在焊接热应力和拘束应力作用下，发生的应变大于其延性而产生的裂纹。低塑性脆化裂纹与氢的作用无关，与焊接形成的脆硬组织也无必然联系，根本原因在于母材塑性过低。低塑性脆化裂纹在焊接接头冷却到一定温度以下即出现，多出现在焊缝和热影响区表面，没有延迟特征。铸铁、硬质合金堆焊容易产生低塑性脆化裂纹，高合金化钛合金、钛铝金属间化合物等航空材料也容易产生这类裂纹。

下图是Ti₃Al合金焊接接头低塑性脆化裂纹。

1、产生的温度和时间不同

热裂纹一般产生在焊缝的结晶过程中。冷裂纹大致发生在焊件冷却到200～300℃，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。所以冷裂纹又称延迟裂纹。

2、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，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基本金属或熔合线上，大多数为纵向裂纹，少数为横向裂纹。

3、外观特征不同

热裂纹断面都有明显的氧化色。冷裂纹断口发亮，无氧化色。

4、金相结构不同

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。 2100433B

冷裂纹外形呈连续直线状或圆滑曲线状，常常穿过晶粒，断口有金属光泽或呈轻微的氧化色（见图1）。形状复杂的大型铸件容易产生冷裂，有些冷裂纹在打箱清理后即能发现，有些在水爆清砂后发现，有些则是因铸件内部有很大的残余应力，在清理和搬运时受到震击形成的。

图2所示为ZG35CrMn齿轮毛坯的冷裂纹。齿轮的轮缘和轮幅比轮毂薄，冷却较快，因此先收缩，并对轮毂施加压力，使轮毂产生塑性变形。当轮毂开始收缩时，受到先已冷却的轮缘的阻碍，轮幅中产生拉应力，形成冷裂。

铸件产生冷裂和变形的原因是冷却过程中铸件各部分的冷却速度不一致。因此，防止铸件产生铸造应力的方法都可用于防止铸件产生变形和冷裂。为消除铸造应力所采取的一些工艺措施，对于冷裂纹的防止同样有效。

①改进铸件结构，使壁厚均匀，必要时可增设加强筋。

②合理设置浇注系统。避免铸件线收缩受阻。减少铸造应力。

③控制钢水中C、Cr、Mn、P等含量。C、Cr、Mn等会降低钢的导热性和塑性，因此，这些元素含量高，冷裂倾向就增大，磷使钢具有冷脆性。

④钢液要充分脱氧，否则，在晶粒边界上聚集较多的FeO、MnO等氧化夹杂物，使钢变脆。

⑤对特殊合金成分件要改变其冷却速度，以防止冷裂。

⑥在铸件清理矫正时，要避免剧烈撞击。

裂纹，例如：1、材料在应力或环境（或两者同时）作用下产生的裂隙；2 、裂璺；3 、瓷器在烧制时有意做成的像裂璺的花纹；4 、GB-T232-1988金属弯曲试验方法：微裂纹： 长度小于2mm, 宽度小于0.2mm;裂纹；长度2-5mm,宽度0.2-0.5mm;裂缝:长度大于5mm, 宽度大于0.5mm;开裂：全宽度上的裂缝。还有不同材料的裂纹区分等。