(一)冶金因素:
1、合金状态图的类型及结晶温度区间
(1)结晶温度区↑—脆性温度区Tb↑—裂纹倾向↑
(2)合金元素Me↑—脆性温度区Tb↑—裂纹倾向↑,当Me%进一步↑,结晶裂纹倾向↓
2、Me对产生结晶裂纹的影响
以低碳钢、低合金钢中Me对其影响为例。
(1)S、P:Fe+FeS FeO+FeS Fe+Fe3P 形成液态薄膜,S、P%↑裂纹倾向↑
(2)C://国际上利用C当量来评价钢种焊接性。C%↑S、P偏析↑,S、P富集在晶界,裂纹倾向↑。
(3)Mn:脱S作用 Mn+Fes→Fe+MnS 使FeS—MnS 改变硫化物的分布状态FeS由薄膜状→球状
①C<0.16% Mn↑结晶裂纹的倾向↓
②C≥0.16% r相出现 P偏析↑ Mn/S不起作用控制含P量
(4)Si δ相形成元素,↓焊缝裂纹倾向(主要↓S、P偏析),但Si> 0.4%形成低熔硅酸盐夹杂,裂纹倾向↑。
(5)Ti、Zn(锆)及稀土元素镧、铈(La、Ce)能形成高熔点的硫化物、裂纹倾向↓(比Mn更好)
(6)Ni 在低合金钢中,Ni+Ni3S2 645℃裂纹倾向↑
(7)O O能↓S的有害作用形成Fe-FeS-FeO三元共晶,使FeS由薄膜状变成球状。
3、凝固结晶组织形态对结晶裂纹的影响
(1)晶粒越粗大,柱状晶方向越明显,结晶裂纹的倾向↑,加入细化晶粒的元素Ti、Mo、V、Nb、Al等。
(2)希望得到r+δ(A+F)焊缝中含少量的δ相可以细化晶粒,打乱A粗大柱状晶方向性↑抗裂能力(18-8钢)。
(二)力学因素对产生结晶裂纹的影响
焊接时脆性温度区内金属的强度(σM)小于脆性温度区金属的承受的拉伸应力σ,即σM<σ产生裂纹。
防止结晶裂纹的措施
(一)冶金方面的措施
1、控制S、P含量:控制母材、焊材中S、P含量
一些重要的焊接结构采用碱性焊条及焊剂,有效地控制S、P的含量↓裂纹倾向。
2、改善凝固结晶、细化晶粒。
(1)加入细化晶粒元素:Mo、V、Ti、Nb、Zr、Al
(2)不锈钢施焊时,希望得到δ+r(δ相控制5%)
(二)工艺方面的措施
1、焊接工艺及规范:
适当E↑,To↑——可以↓应变率 ↓裂纹倾向
2、接头型式及坡口形式:影响到接头额受力状态和结晶条件及热的分布。
(1)尽量采用对接。
(2)采用多层焊,控制各层的熔深。
(3)接头处避免应力集中(错边、咬边、未焊透)。
3、焊接次序
尽量使大多数焊缝能在较小的刚度下施焊
(1)对称施焊:分散应力
(2)管板与管束焊接采用放射交叉式焊接顺序