焊接接头组织分析PPT课件

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1、u 焊接接头的宏观检验焊接接头的宏观检验u 焊接组织浸蚀方法焊接组织浸蚀方法u 焊接区域显微组织特征焊接区域显微组织特征u 焊接接头的缺陷焊接接头的缺陷第1页/共65页焊接过程是一个加热和冷却过程。包括焊接过程是一个加热和冷却过程。包括在焊缝区金属的熔在焊缝区金属的熔化凝固结晶所形成化凝固结晶所形成焊缝金属焊缝金属，和，和在焊缝金属邻近部位的母在焊缝金属邻近部位的母材由于传热所引起的加热及冷却（即热循环）作用而产生材由于传热所引起的加热及冷却（即热循环）作用而产生的的热影响区热影响区。焊接工艺有部分类似于炼钢和铸造，又有部分与钢的热处焊接工艺有部分类似于炼钢和铸造，又有部分与钢的热处理相似。焊

2、接过程是一个时间短、变化复杂而完整的物理理相似。焊接过程是一个时间短、变化复杂而完整的物理冶金过程，与普通冶金和通常的热处理有许多不同之处。冶金过程，与普通冶金和通常的热处理有许多不同之处。第2页/共65页焊接过程的特点：焊接过程的特点：1. 1. 加热温度高加热温度高 电弧高温可达电弧高温可达4000 - 70004000 - 7000，其熔池液态金属温度约为，其熔池液态金属温度约为1 7701 770100100，远高于通常的炼钢温度。近缝区的熔合线附近，远高于通常的炼钢温度。近缝区的熔合线附近一般都在一般都在13501350以上。以上。2. 2. 加热速度快加热速度快焊缝金属熔化与凝固及

3、热影响区相变均在几秒钟内完成。焊缝金属熔化与凝固及热影响区相变均在几秒钟内完成。3. 3. 高温停留时间短高温停留时间短一般几十秒之内就从一般几十秒之内就从A Ac3c3以上温度冷却下来。以上温度冷却下来。第3页/共65页4. 4. 局部加热、温差大局部加热、温差大从冷态开始到加热熔化，形成熔池的温度可达从冷态开始到加热熔化，形成熔池的温度可达20002000以上，母材以上，母材又是冷态金属，两者温差巨大。并且随热源的移动局部受热区又是冷态金属，两者温差巨大。并且随热源的移动局部受热区也在不断移动，造成组织转变差异和整个接头组织不均匀。也在不断移动，造成组织转变差异和整个接头组织不均匀。5 5

4、冷却条件复杂冷却条件复杂焊缝及热影响区的焊缝及热影响区的冷却方式以母材的金属热传导为主冷却方式以母材的金属热传导为主，自然冷，自然冷却是其次的。因此，在焊缝周围冷金属的导热作用下，焊缝和却是其次的。因此，在焊缝周围冷金属的导热作用下，焊缝和热影响区的冷却速度很快，有时可达到淬火的程度。焊接后的热影响区的冷却速度很快，有时可达到淬火的程度。焊接后的冷却速度还会受材料本身的导热性、板厚及接头的形状、钢板冷却速度还会受材料本身的导热性、板厚及接头的形状、钢板焊前的初始温度（环境温度或预热温度）等因素的影响。焊前的初始温度（环境温度或预热温度）等因素的影响。第4页/共65页6. 6. 偏析现象严重偏析

5、现象严重焊接熔池体积小，焊缝金属从熔化到凝固只有几秒钟时间。在焊接熔池体积小，焊缝金属从熔化到凝固只有几秒钟时间。在如此短时间内，冶金反应是不平衡的，使焊缝金属的成分分布如此短时间内，冶金反应是不平衡的，使焊缝金属的成分分布不均匀，有时区域偏析很大。不均匀，有时区域偏析很大。7. 7. 组织差别大组织差别大焊接过程中温度高，液体金属蒸发，化学元素烧损，有些元素焊接过程中温度高，液体金属蒸发，化学元素烧损，有些元素在焊缝金属和母材金属之间相互扩散，近缝区各段所处的温度在焊缝金属和母材金属之间相互扩散，近缝区各段所处的温度不同，冷却后焊接区的显微组织差别极大。不同，冷却后焊接区的显微组织差别极大。

6、8 8存在复杂的应力存在复杂的应力由于熔池与母材间存在的温差巨大，使焊接接头产生很大的内由于熔池与母材间存在的温差巨大，使焊接接头产生很大的内应力和变形，造成了焊接条件下的复杂转变应力。应力和变形，造成了焊接条件下的复杂转变应力。第5页/共65页焊接过程的以上特点，会直接影响焊缝金属和热影响区的焊接过程的以上特点，会直接影响焊缝金属和热影响区的宏观组织和显微组织、焊接缺陷及焊接接头的性能。因此，宏观组织和显微组织、焊接缺陷及焊接接头的性能。因此，研究焊缝的各区组织、焊接缺陷和接头的性能，必须与焊研究焊缝的各区组织、焊接缺陷和接头的性能，必须与焊接过程的上述特点联系起来考虑。接过程的上述特点联系

7、起来考虑。焊接金相检验包括焊接金相检验包括：焊接接头的宏观检验焊接接头的宏观检验，显微组织检验显微组织检验，焊接缺陷的检验焊接缺陷的检验。第6页/共65页第一节第一节 焊接接头的宏观检验焊接接头的宏观检验第7页/共65页一、焊接接头外观质量检验一、焊接接头外观质量检验 焊接产品和焊接接头的外观质量检查焊接产品和焊接接头的外观质量检查通过肉眼或放大镜对焊通过肉眼或放大镜对焊接接头进行的检查。接接头进行的检查。外观检查的内容很多，主要应检查各种焊接缺陷。按照外观检查的内容很多，主要应检查各种焊接缺陷。按照GB/GB/ T T 6417-19866417-1986金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明金属熔化

8、焊焊缝缺陷分类及说明标准进行。标准进行。标准列出的金属熔化焊标准列出的金属熔化焊焊缝缺陷分为六大类焊缝缺陷分为六大类：裂纹、孔穴、固体夹杂、未熔合和未焊透、形状缺陷及上述裂纹、孔穴、固体夹杂、未熔合和未焊透、形状缺陷及上述以外其他缺陷等。以外其他缺陷等。第8页/共65页形状缺陷形状缺陷是指是指焊缝的表面形状与原设计的几何形状有偏差焊缝的表面形状与原设计的几何形状有偏差。包括包括：咬边、缩沟、焊缝超高、凸度过大、下塌、焊缝型面不：咬边、缩沟、焊缝超高、凸度过大、下塌、焊缝型面不良、焊瘤、错边、角度偏差、下垂、烧穿、未焊满、焊脚不对良、焊瘤、错边、角度偏差、下垂、烧穿、未焊满、焊脚不对称、焊缝宽度

9、不齐、表面不规则、根部收缩、根部气孔、焊缝称、焊缝宽度不齐、表面不规则、根部收缩、根部气孔、焊缝接头不良等共接头不良等共1818种。种。其他缺陷包括其他缺陷包括：电弧擦伤、飞溅、钨飞溅、表面撕裂、磨痕、：电弧擦伤、飞溅、钨飞溅、表面撕裂、磨痕、凿痕、打磨过量、定位焊缺陷及层间错位等凿痕、打磨过量、定位焊缺陷及层间错位等9 9种。种。第9页/共65页缺陷分析还包括：缺陷分析还包括：对焊接接头的小试样，进行试样断口形貌、冲击、拉伸后试样对焊接接头的小试样，进行试样断口形貌、冲击、拉伸后试样外观形态，焊道的表面状态等缺陷进行分析。对大型焊接结构，外观形态，焊道的表面状态等缺陷进行分析。对大型焊接结构

10、，在运行一段时间后进行焊缝的受腐蚀和裂缝的检查等。在运行一段时间后进行焊缝的受腐蚀和裂缝的检查等。 总之，通过焊接接头的外观质量检查，可以了解焊接结构和焊总之，通过焊接接头的外观质量检查，可以了解焊接结构和焊接产品的全貌，产生缺陷的性质、部位，及其与焊接结构的整接产品的全貌，产生缺陷的性质、部位，及其与焊接结构的整体关系等情况，对评定和控制焊接质量，以及防止重大事故发体关系等情况，对评定和控制焊接质量，以及防止重大事故发生都是必需的。生都是必需的。第10页/共65页 二、焊接接头的低倍组织检验二、焊接接头的低倍组织检验接头低倍检验要对接头经过解剖取样、制样（包括低倍组织显接头低倍检验要对接头经

11、过解剖取样、制样（包括低倍组织显示）后才能进行。示）后才能进行。 （一）焊接接头的低倍组织（一）焊接接头的低倍组织 切取一个熔化焊的单面焊接接头的横截面，经制样侵蚀显示切取一个熔化焊的单面焊接接头的横截面，经制样侵蚀显示宏观组织，可见焊接接头分为三部分：焊缝中心为宏观组织，可见焊接接头分为三部分：焊缝中心为焊缝金属焊缝金属，靠近焊缝的是靠近焊缝的是热影响区热影响区，接头两边是，接头两边是未受焊接热影响的未受焊接热影响的母材母材。第11页/共65页1. 1. 焊缝金属焊缝金属焊缝金属又称熔化焊缝，是由熔化金属凝固结晶焊缝金属又称熔化焊缝，是由熔化金属凝固结晶而成。而成。焊缝金属的组织：焊缝金属的

12、组织：铸态柱状晶，晶粒相当长，平行于传热方向（垂直于熔池壁方铸态柱状晶，晶粒相当长，平行于传热方向（垂直于熔池壁方向），在熔化金属（熔池）中部呈八字形分布的柱状树枝晶。向），在熔化金属（熔池）中部呈八字形分布的柱状树枝晶。第12页/共65页2. 2. 母材热影响区母材热影响区是母材上靠近熔化金属而受到焊接热作用发生组织和性能变是母材上靠近熔化金属而受到焊接热作用发生组织和性能变化化的区域。的区域。母材热影响区实际上是一个从液相线至环境温度之间不同温度母材热影响区实际上是一个从液相线至环境温度之间不同温度冷却转变所产生的连续多层的组织区。经适当侵蚀后容易受蚀，冷却转变所产生的连续多层的组织区。经

13、适当侵蚀后容易受蚀，在宏观试样上呈深灰色区域。在宏观试样上呈深灰色区域。p.162 p.162 图图9-19-13. 3. 母材金属母材金属 即待焊接的材料即待焊接的材料，仍保持着母材原有组织。，仍保持着母材原有组织。第13页/共65页（二）焊接接头低倍组织检验的内容（二）焊接接头低倍组织检验的内容焊缝柱状晶的粗晶组织及结构形态；焊缝柱状晶的粗晶组织及结构形态；焊接熔合线；焊接熔合线；焊道横截面的形状及焊缝边缘结合、成形等情况；焊道横截面的形状及焊缝边缘结合、成形等情况；热影响区的宽度；热影响区的宽度；多层焊的焊道层次及焊接缺陷，如焊接裂缝、气孔、夹杂；多层焊的焊道层次及焊接缺陷，如焊接裂缝、

14、气孔、夹杂；接头的断口分析与其他检验方法（如金相、扫描电镜等微观接头的断口分析与其他检验方法（如金相、扫描电镜等微观分析法）综合分析找出接头破断的原因。分析法）综合分析找出接头破断的原因。第14页/共65页第二节第二节 焊接区域显微组织特征焊接区域显微组织特征第15页/共65页 一、焊缝金属的组织一、焊缝金属的组织 为了便于观察和分析焊缝的铸态组织（一次结晶组织），先为了便于观察和分析焊缝的铸态组织（一次结晶组织），先选择一些冷至室温过程中不发生固态相变的金属材料，如奥氏选择一些冷至室温过程中不发生固态相变的金属材料，如奥氏体不锈钢、体不锈钢、Fe-NiFe-Ni合金、铝合金等的焊缝组织来说明

15、。合金、铝合金等的焊缝组织来说明。图图9-79-7（P165P165）为不锈钢焊缝的凝固组织，箭头处表示熔合线为不锈钢焊缝的凝固组织，箭头处表示熔合线位置，熔合线以左部分为母材热影响区。可以看出焊缝组织具位置，熔合线以左部分为母材热影响区。可以看出焊缝组织具有有连接长大连接长大和和形成柱状晶形成柱状晶两个基本特征。两个基本特征。第16页/共65页1 1连接长大连接长大焊缝金属的晶粒和熔合线附近母材热影响区内的晶粒是相连接焊缝金属的晶粒和熔合线附近母材热影响区内的晶粒是相连接的。的。即焊缝金属凝固时，它的晶体是从与液态金属相接触的母即焊缝金属凝固时，它的晶体是从与液态金属相接触的母材热影响区的晶

16、粒连接长大出来的。它们之间所以这样紧密相材热影响区的晶粒连接长大出来的。它们之间所以这样紧密相连是由于熔合线附近未熔化的母材金属起着熔池模壁的作用，连是由于熔合线附近未熔化的母材金属起着熔池模壁的作用，起非自发晶核的作用。起非自发晶核的作用。因此焊缝金属的晶粒总是和熔合线附近的母材晶粘连接并保持因此焊缝金属的晶粒总是和熔合线附近的母材晶粘连接并保持同一晶轴同一晶轴。如果热影响区的晶粒粗大，则焊缝中的柱状晶也粗大。如果热影响区的晶粒粗大，则焊缝中的柱状晶也粗大。第17页/共65页2 2形成柱状晶形成柱状晶焊缝组织的第二个特征是焊缝金属大都长成长长的柱状晶，焊缝组织的第二个特征是焊缝金属大都长成长

17、长的柱状晶，成长方向与散热最快的方向一致，垂直于熔合线，向焊缝中成长方向与散热最快的方向一致，垂直于熔合线，向焊缝中心发展。心发展。在一般焊接条件下，焊缝不出现等轴晶，只有在特殊条件下在一般焊接条件下，焊缝不出现等轴晶，只有在特殊条件下才形成等轴晶，例如弧坑中的组织，或大断面焊缝中的中、才形成等轴晶，例如弧坑中的组织，或大断面焊缝中的中、上部形成少量等轴晶。上部形成少量等轴晶。第18页/共65页3. 3. 熔池形状对柱状晶成长形态的影响熔池形状对柱状晶成长形态的影响焊接条件不同，晶体成长的形态也不同。焊接条件不同，晶体成长的形态也不同。图图9-89-8所示是焊接速度较低时的情况：所示是焊接速度

18、较低时的情况：熔池呈椭圆形，熔池呈椭圆形，柱状晶逐渐向焊接方向弯曲，在凝固未达到柱状晶逐渐向焊接方向弯曲，在凝固未达到焊缝的中心线前，很多柱状晶体已经相遇。焊缝的中心线前，很多柱状晶体已经相遇。第19页/共65页当焊速较高时，熔池呈雨滴状，其最大的温度梯度方向（如当焊速较高时，熔池呈雨滴状，其最大的温度梯度方向（如箭头所示）在凝固过程中几乎不变，箭头所示）在凝固过程中几乎不变，使柱状晶体最后相遇在使柱状晶体最后相遇在焊缝的中心线上。焊缝的中心线上。有些合金在焊缝中心还会出现等轴晶，见图有些合金在焊缝中心还会出现等轴晶，见图 (b) (b)。第20页/共65页图图9-109-10为为AlAl薄板

19、氩弧焊焊缝金属内柱状晶成长形态实例，薄板氩弧焊焊缝金属内柱状晶成长形态实例，(a)(a)为低速为低速(2.5cm/s)(2.5cm/s)焊接，柱状晶逐渐弯向焊接方向；焊接，柱状晶逐渐弯向焊接方向；(b)(b)为高速为高速(150 cm/s)(150 cm/s)焊接，柱状晶几乎垂直焊缝边界长大，且焊接，柱状晶几乎垂直焊缝边界长大，且焊缝中心出现块状的等轴树枝晶。焊缝中心出现块状的等轴树枝晶。见见p166p166第21页/共65页 二、焊缝热影响区组织特征二、焊缝热影响区组织特征用于焊接的结构钢，可分为两类：用于焊接的结构钢，可分为两类：一类一类是低碳钢和普通低合金钢，加热冷却时不易得到马氏体，是

20、低碳钢和普通低合金钢，加热冷却时不易得到马氏体，叫叫不易淬火钢不易淬火钢；另一类另一类是中碳钢和调质合金钢等，加热冷却时易得到马氏体，是中碳钢和调质合金钢等，加热冷却时易得到马氏体，叫叫易淬火钢易淬火钢。焊接热影响区焊接热影响区是是母材在焊接时在于不同峰值热循环作用下形成母材在焊接时在于不同峰值热循环作用下形成的一系列连续变化的梯度组织区域。的一系列连续变化的梯度组织区域。焊件距离熔池远近与受热程度的影响大小成反比，离熔池愈近，焊件距离熔池远近与受热程度的影响大小成反比，离熔池愈近，受热影响愈大；离熔池愈远，受热影响愈小。远离熔池到一定受热影响愈大；离熔池愈远，受热影响愈小。远离熔池到一定距离

21、时，被焊件的原始组织未发生变化。距离时，被焊件的原始组织未发生变化。第22页/共65页以以2020钢为例，分析焊接热影响区的组织变化。图钢为例，分析焊接热影响区的组织变化。图9-139-13表示热影响表示热影响区和焊接热循环曲线及铁碳状态图之间的关系。区和焊接热循环曲线及铁碳状态图之间的关系。（一）不易淬火钢的热影响区组织（一）不易淬火钢的热影响区组织第23页/共65页温度在温度在A A1 1以下的区域，组织仍保持母材（热轧态）的原始组织以下的区域，组织仍保持母材（热轧态）的原始组织（铁素体（铁素体+ +珠光体呈带分布）。珠光体呈带分布）。第24页/共65页组织发生显著变化的热影响区可划分为四

22、个区域。组织发生显著变化的热影响区可划分为四个区域。 (1)(1)部分相变区部分相变区（不完全重结晶区）（不完全重结晶区）加热温度范围在加热温度范围在A Ac1c1-A-Ac3c3之间，之间，2020钢的钢的A Ac1c1A Ac3c3相当于相当于750-900750-900。冷却后的组织为冷却后的组织为未发生转变的铁素体未发生转变的铁素体+ +经部分相变后的细小珠光经部分相变后的细小珠光体和铁素体体和铁素体。第25页/共65页 (2)(2)相变重结晶区相变重结晶区（细晶粒区）。（细晶粒区）。加热温度范围加热温度范围A Ac3c3-T-TKsKs，T TKsKs晶粒开始急剧粗化的温度。该区晶粒

23、开始急剧粗化的温度。该区空冷后得到空冷后得到均匀细小的铁素体均匀细小的铁素体+ +珠光体珠光体。相当于热处理中的正。相当于热处理中的正火组织，故又称为正火区。火组织，故又称为正火区。第26页/共65页(3)(3)过热区过热区（粗晶粒区）。（粗晶粒区）。加热温度范周加热温度范周T TKSKS - T - Tm m，T Tm m熔点。熔点。 加热至加热至10001000以上直至熔点，以上直至熔点，奥氏体晶粒剧烈长大，尤其在奥氏体晶粒剧烈长大，尤其在1300 1300 以上，晶粒十分粗大，以上，晶粒十分粗大，晶粒度均在晶粒度均在3 3级以上。由于晶粒粗大出现级以上。由于晶粒粗大出现粗大的针状铁素体粗

24、大的针状铁素体（魏氏组织）（魏氏组织）+ +索氏体。索氏体。第27页/共65页(4)(4)熔合区。熔合区。即熔合线附近焊缝金属到基体金属的过渡部分，温度处于固即熔合线附近焊缝金属到基体金属的过渡部分，温度处于固相线和液相线之间。这个地方的金属处于局部熔化状态，晶相线和液相线之间。这个地方的金属处于局部熔化状态，晶粒十分粗大，化学成分和组织都极不均匀，冷却后的组织为粒十分粗大，化学成分和组织都极不均匀，冷却后的组织为过热组织。这段区域很窄，金相观察实际上很难明显区分出过热组织。这段区域很窄，金相观察实际上很难明显区分出来。但该区对于焊接接头的强度、塑性都有很大影响来。但该区对于焊接接头的强度、塑

25、性都有很大影响。熔合。熔合线附近是产生裂缝、局部脆性破坏的发源地。线附近是产生裂缝、局部脆性破坏的发源地。第28页/共65页（二）易淬火钢的热影响区组织（自学）（二）易淬火钢的热影响区组织（自学）第29页/共65页第三节第三节 焊接组织浸蚀方法焊接组织浸蚀方法第30页/共65页 一、侵蚀剂一、侵蚀剂普通碳钢或低碳低合金钢的焊接接头，用普通碳钢或低碳低合金钢的焊接接头，用w=3%w=3%4%4%硝酸酒精硝酸酒精溶液溶液(3+97) (3+97) (14+96)(14+96)侵蚀就能清晰的显示出其显微组织形貌。侵蚀就能清晰的显示出其显微组织形貌。 二、不锈钢对接焊二、不锈钢对接焊焊板经固熔处理后，

26、最好用电解侵蚀方法，用焊板经固熔处理后，最好用电解侵蚀方法，用w=10%10%草酸水草酸水溶液，电压取溶液，电压取6V6V，电解侵蚀时间为，电解侵蚀时间为20 s20 s，可获得清晰的奥氏体，可获得清晰的奥氏体晶界，焊缝中树枝状结晶也较明显。晶界，焊缝中树枝状结晶也较明显。第31页/共65页三、异种钢焊接三、异种钢焊接对具有两种以上金属材料的焊接，可以分段侵蚀，这种方法对具有两种以上金属材料的焊接，可以分段侵蚀，这种方法存在较多弊病，特别是在两种材料交界处，存在不侵蚀或过存在较多弊病，特别是在两种材料交界处，存在不侵蚀或过侵蚀的问题，经实践证明，可以配制一种复合试剂，这种试侵蚀的问题，经实践证

27、明，可以配制一种复合试剂，这种试剂在配制时要格外小心，且不宜多配，最好用多少配制多少。剂在配制时要格外小心，且不宜多配，最好用多少配制多少。具体配制方法如下，但须依次加入不可随意配制具体配制方法如下，但须依次加入不可随意配制。 酒精酒精 30 mL30 mL； 盐酸盐酸 15 mL15 mL； 硝酸硝酸 5 mL5 mL； 重铬酸钾（研磨成细粉状）重铬酸钾（研磨成细粉状）5 g5 g； 苦味酸苦味酸 1-3 mL; FeCl1-3 mL; FeCl3 3 5 g 5 g。配制好的溶液旱深绿色，如果有沉淀出来，说明浓度比例有配制好的溶液旱深绿色，如果有沉淀出来，说明浓度比例有了变化，可能会影响侵

28、蚀效果。了变化，可能会影响侵蚀效果。第32页/共65页四、焊接试样宏观检验侵蚀剂四、焊接试样宏观检验侵蚀剂1. 1.低碳及低合金钢宏观组织低碳及低合金钢宏观组织可采用可采用w=10%w=10%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液(1+9)(1+9)侵蚀。或用侵蚀。或用w=%w=%过硫酸铵水过硫酸铵水溶液侵蚀。均在室温侵蚀。溶液侵蚀。均在室温侵蚀。2. 2.奥氏体不锈钢宏观组织奥氏体不锈钢宏观组织可采用可采用4 gCuSO4 gCuSO4 4+20 mL HCl+20 mL H+20 mL HCl+20 mL H2 2O O溶液热蚀。或用溶液热蚀。或用w=10w=10%草酸，也可用草酸，也可用w=10%w=

29、10%铬酸电解侵蚀。铬酸电解侵蚀。第33页/共65页第四节第四节 焊接接头的缺陷焊接接头的缺陷第34页/共65页焊接接头常见的缺陷有裂纹、孔穴、夹渣与夹杂、末焊透和未焊接接头常见的缺陷有裂纹、孔穴、夹渣与夹杂、末焊透和未熔合、形状缺陷、其他缺陷等。熔合、形状缺陷、其他缺陷等。 一、裂纹一、裂纹 焊接裂纹是在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接焊接裂纹是在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面而产头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面而产生的缝隙生的缝隙。裂纹在焊缝区最易产生，且危害最大。裂纹在焊缝区最易产生，且危害最大。根据裂

30、纹的尺寸大小可分两类根据裂纹的尺寸大小可分两类：肉眼能见到的宏观裂纹，在一切产品中不允许存在；肉眼能见到的宏观裂纹，在一切产品中不允许存在；在光学显微镜下才能看到的显微裂纹。在光学显微镜下才能看到的显微裂纹。第35页/共65页根据形成裂纹的温度范围和原因可分为根据形成裂纹的温度范围和原因可分为：第36页/共65页（一）热裂纹（高温裂纹）（一）热裂纹（高温裂纹）热裂纹一般指在热裂纹一般指在0.5T0.5Tm m以上温度形成的裂纹，在钢中通常指以上温度形成的裂纹，在钢中通常指A A3 3以以上直至凝固温度的范围。上直至凝固温度的范围。热裂纹发生的部位，常见于焊缝中，有时也出现在热影响区。热裂纹发生

31、的部位，常见于焊缝中，有时也出现在热影响区。 1 1焊缝中的热裂纹分类焊缝中的热裂纹分类(1)(1)焊道裂纹焊道裂纹。平行于焊缝的称为。平行于焊缝的称为纵裂纹纵裂纹，垂直于焊缝的称为，垂直于焊缝的称为横横裂纹裂纹。纵裂纹一般发生在焊缝中心，即中心线裂纹。横裂纹沿。纵裂纹一般发生在焊缝中心，即中心线裂纹。横裂纹沿柱状晶界，往往与母材晶粒间界相连。柱状晶界，往往与母材晶粒间界相连。第37页/共65页(2)(2)弧坑裂纹弧坑裂纹。有纵、横和星状裂纹，大多发生在弧坑中心的等。有纵、横和星状裂纹，大多发生在弧坑中心的等轴晶区。轴晶区。第38页/共65页(3)(3)根部裂纹根部裂纹。起源于焊缝根部，沿柱状

32、晶界向焊缝扩展的裂纹。起源于焊缝根部，沿柱状晶界向焊缝扩展的裂纹。(4)(4)热影响区热影响区热裂纹。热裂纹。 有横向及纵向，均沿晶界分布。有横向及纵向，均沿晶界分布。第39页/共65页 横向裂纹第40页/共65页焊缝下裂纹第41页/共65页2. 2. 根据热裂纹成因，分为结晶裂纹、熔化裂纹和高温低塑性裂根据热裂纹成因，分为结晶裂纹、熔化裂纹和高温低塑性裂纹纹 (1)(1)结晶裂纹结晶裂纹焊接过程中，熔池凝固结晶时，在液相与固相并存的温度区间，焊接过程中，熔池凝固结晶时，在液相与固相并存的温度区间，由于结晶偏析和收缩应力应变作用，沿一次结晶晶界形成的裂由于结晶偏析和收缩应力应变作用，沿一次结晶

33、晶界形成的裂纹称为纹称为结晶裂纹结晶裂纹。只发生在焊缝中（包括弧坑），有纵裂纹和横裂纹。只发生在焊缝中（包括弧坑），有纵裂纹和横裂纹。结晶裂纹结晶裂纹的特征为沿晶开裂、属晶间裂纹。的特征为沿晶开裂、属晶间裂纹。液相与固相间的温度区间愈液相与固相间的温度区间愈大，结晶偏析愈大，冷速愈快，愈易产生结晶裂纹。大，结晶偏析愈大，冷速愈快，愈易产生结晶裂纹。第42页/共65页(2)(2)熔化裂纹熔化裂纹在焊接过程中，由于快速加热和快速冷却，会在母材与焊缝交在焊接过程中，由于快速加热和快速冷却，会在母材与焊缝交接处，即熔合区或多层焊缝层间发生局部熔化，并沿晶界扩展接处，即熔合区或多层焊缝层间发生局部熔化，

34、并沿晶界扩展的裂纹，称为晶间熔化裂纹。的裂纹，称为晶间熔化裂纹。在晶间还存在低熔点合金或夹杂，裂纹也易存在或沿其扩展。在晶间还存在低熔点合金或夹杂，裂纹也易存在或沿其扩展。熔化裂纹主要发生在热影响区，特别熔化裂纹主要发生在热影响区，特别是靠近熔合线附近。是靠近熔合线附近。该裂该裂纹的特征是沿晶界扩展，具有曲折的轮廓。纹的特征是沿晶界扩展，具有曲折的轮廓。第43页/共65页(3)(3)高温低塑性裂纹高温低塑性裂纹在一些高温合金和奥氏体不锈钢焊接接头中，由于金属在高温在一些高温合金和奥氏体不锈钢焊接接头中，由于金属在高温的塑性丧失导致的热裂纹，称为高温低塑性裂纹，也称高温失的塑性丧失导致的热裂纹，

35、称为高温低塑性裂纹，也称高温失塑裂纹。塑裂纹。一般发生在热影一般发生在热影响区，但比熔化裂纹的部位离熔合线更远些。响区，但比熔化裂纹的部位离熔合线更远些。裂纹的特点是沿晶界有清晰的光滑的棱边，不像熔化裂纹那么裂纹的特点是沿晶界有清晰的光滑的棱边，不像熔化裂纹那么曲折。方向任意，在裂纹附近常伴有再结晶现象。曲折。方向任意，在裂纹附近常伴有再结晶现象。第44页/共65页（二）冷裂纹二）冷裂纹因氢引起的或焊缝由于焊接冷却速度过快而产生的应力裂纹，因氢引起的或焊缝由于焊接冷却速度过快而产生的应力裂纹，均称为均称为冷裂纹冷裂纹。它通常是指焊接时在。它通常是指焊接时在A A3 3以下温度冷却过程中或以下温

36、度冷却过程中或冷却以后所产生的裂纹。冷却以后所产生的裂纹。第45页/共65页1. 1. 氢致裂纹冷氢致裂纹冷裂纹中最常见的是和氢有关的裂纹称为氢致裂纹。裂纹中最常见的是和氢有关的裂纹称为氢致裂纹。产生原因：产生原因：由于钢板或焊丝焊剂中，未进行烘烤，残存部分水分，经电弧由于钢板或焊丝焊剂中，未进行烘烤，残存部分水分，经电弧作用而分解出氢，焊缝中有富集氢的因素，加之冷却速度较快，作用而分解出氢，焊缝中有富集氢的因素，加之冷却速度较快，使氢残存在焊缝中，产生一定内压，以气泡形式存在于焊缝当使氢残存在焊缝中，产生一定内压，以气泡形式存在于焊缝当中，称为白点。一旦受外力作用而扩展为裂纹，它形成的温度中

37、，称为白点。一旦受外力作用而扩展为裂纹，它形成的温度通常在马氏体转变范围，约通常在马氏体转变范围，约200-300以下。以下。一般在低合金高强度钢、中碳钢、合金钢等焊接时较易发生，一般在低合金高强度钢、中碳钢、合金钢等焊接时较易发生，在低碳钢和奥氏体钢焊接中很少发生。在低碳钢和奥氏体钢焊接中很少发生。第46页/共65页氢致裂纹特征：氢致裂纹特征：(1)(1)氢致裂纹多发生于热影响区，特别在焊道下（熔合线附近）、氢致裂纹多发生于热影响区，特别在焊道下（熔合线附近）、焊趾以及焊根等部位，某些情况下也产生在焊缝。焊趾以及焊根等部位，某些情况下也产生在焊缝。(2)(2)一般无分枝，通常为一般无分枝，通

38、常为穿晶型穿晶型（指相对于原奥氏体晶粒而言）。（指相对于原奥氏体晶粒而言）。但对于不易淬火钢存在混合组织时，裂纹常沿原始奥氏体晶界但对于不易淬火钢存在混合组织时，裂纹常沿原始奥氏体晶界或混合组织的交界面扩展。或混合组织的交界面扩展。显微形态是断续分布的。显微形态是断续分布的。 (3)(3)氢致裂纹可以在焊接后立即出现，但常常延迟至几小时、几氢致裂纹可以在焊接后立即出现，但常常延迟至几小时、几天、几周，甚至更长时间以后再出现，或者是逐渐出现，越来天、几周，甚至更长时间以后再出现，或者是逐渐出现，越来越多。所以越多。所以又称为延迟裂纹又称为延迟裂纹。具有延迟性质的冷裂纹比一般。具有延迟性质的冷裂纹

39、比一般裂纹具有更大的危险性，必须充分重视。裂纹具有更大的危险性，必须充分重视。第47页/共65页2. 2.层状撕裂层状撕裂焊接结构件，尤其厚板焊接时，拘束应力大，残余应力高。在焊接结构件，尤其厚板焊接时，拘束应力大，残余应力高。在焊接热影响区或靠近热影响区部位，由于母材受厚度方向应力，焊接热影响区或靠近热影响区部位，由于母材受厚度方向应力，在平行轧制方向产生具有层状和台阶状形态的裂纹在平行轧制方向产生具有层状和台阶状形态的裂纹称为层状撕称为层状撕裂裂，它产生于常温。，它产生于常温。层状撕裂产生过程：层状撕裂产生过程：首先首先是在板厚方向巨大应力作用下使夹杂物与基体剥离萌生成是在板厚方向巨大应力

40、作用下使夹杂物与基体剥离萌生成水平裂纹，水平裂纹，再再沿着带状组织分层展开，不同层间的裂纹由细而沿着带状组织分层展开，不同层间的裂纹由细而直立裂纹连接起来，使整个裂纹成为阶梯状直立裂纹连接起来，使整个裂纹成为阶梯状. .裂纹大部分呈穿晶分布，在焊接母材中萌生发展，裂纹平行轧裂纹大部分呈穿晶分布，在焊接母材中萌生发展，裂纹平行轧制方向呈台阶扩展形态。层状撕裂的板材，通常具有严重的带制方向呈台阶扩展形态。层状撕裂的板材，通常具有严重的带状组织。状组织。 层层 状状 撕撕 裂裂层状层状撕裂引起的裂撕裂引起的裂纹纹第48页/共65页（三）再热裂纹（三）再热裂纹 对于焊后经过去应力退火，或虽不经任阿热处

41、理但处于一定温对于焊后经过去应力退火，或虽不经任阿热处理但处于一定温度下服役的焊接件，在焊缝的热影响区（粗晶区）产生沿原奥度下服役的焊接件，在焊缝的热影响区（粗晶区）产生沿原奥氏体晶界分布的纵向裂纹，称为氏体晶界分布的纵向裂纹，称为再热裂纹或去应力退火裂纹再热裂纹或去应力退火裂纹。再热裂纹不是发生在焊接过程中，而是在焊缝再次加热时产生再热裂纹不是发生在焊接过程中，而是在焊缝再次加热时产生的。一些含的。一些含CrCr、MoMo、V V等合金元素的高强度钢、耐热钢等，在等合金元素的高强度钢、耐热钢等，在焊后进行去应力退火时，往往在热影响过热区出现纵向分布的焊后进行去应力退火时，往往在热影响过热区出

42、现纵向分布的再热裂纹。再热裂纹。第49页/共65页再热裂纹的特征：再热裂纹的特征：裂纹常发生于热影响过热区靠近焊缝的粗晶区，沿粗大的原奥裂纹常发生于热影响过热区靠近焊缝的粗晶区，沿粗大的原奥氏体晶界开裂并扩展，裂纹属晶间型。氏体晶界开裂并扩展，裂纹属晶间型。裂纹多带分叉，边缘有楔型开裂特征。裂纹多带分叉，边缘有楔型开裂特征。有时在奥氏体晶界上呈不连续显微孔穴开裂点串集成晶间裂纹有时在奥氏体晶界上呈不连续显微孔穴开裂点串集成晶间裂纹还有可能在三晶粒交界处呈楔型开裂等形貌。还有可能在三晶粒交界处呈楔型开裂等形貌。第50页/共65页二、孔穴二、孔穴气孔气孔（气泡在凝固时未能逸出而残留下来所形成的空穴

43、）：（气泡在凝固时未能逸出而残留下来所形成的空穴）：球形气孔球形气孔、均布气孔均布气孔、局部密集气孔局部密集气孔、链状气孔链状气孔（与焊缝轴线（与焊缝轴线平行的成串气孔）平行的成串气孔）焊缝焊缝密集密集气气孔孔第51页/共65页条形气孔条形气孔（长度方向与焊缝轴线近似平行的非球形的长气孔）、（长度方向与焊缝轴线近似平行的非球形的长气孔）、虫形气孔虫形气孔（由于气孔在焊缝金属中上浮而引起的管状孔穴，通（由于气孔在焊缝金属中上浮而引起的管状孔穴，通常成群地出现并成人字形分布）、常成群地出现并成人字形分布）、表面气孔表面气孔等七种。等七种。第52页/共65页缩孔缩孔（熔化金属在凝固过程中收缩而产生的

44、，残留在熔核中的（熔化金属在凝固过程中收缩而产生的，残留在熔核中的孔穴）：孔穴）：结晶缩孔结晶缩孔（冷却过程中在焊缝中心形成的长形收缩孔穴，可能（冷却过程中在焊缝中心形成的长形收缩孔穴，可能有残留气孔，它通常在垂直焊缝表面方向上出现）、有残留气孔，它通常在垂直焊缝表面方向上出现）、微缩孔微缩孔（在显微镜下观察到的缩孔）（在显微镜下观察到的缩孔）第53页/共65页第54页/共65页三、固体夹杂三、固体夹杂包括包括夹渣夹渣（残留在焊缝中的熔渣。可分为线状、孤立及其他型（残留在焊缝中的熔渣。可分为线状、孤立及其他型式三种）、式三种）、焊剂或熔剂夹渣焊剂或熔剂夹渣（残留存焊缝金属中的焊剂或熔剂。与夹渣

45、一（残留存焊缝金属中的焊剂或熔剂。与夹渣一样可分三种）、样可分三种）、氧化物夹杂氧化物夹杂（凝固过程中在焊缝金属中残留的金属氧化物）、（凝固过程中在焊缝金属中残留的金属氧化物）、皱褶皱褶（在某些情况下，特别是铝台金焊接时，由于对焊接熔池（在某些情况下，特别是铝台金焊接时，由于对焊接熔池保护不良和熔池中紊流而产生的大量氧化膜）、保护不良和熔池中紊流而产生的大量氧化膜）、金属夹杂金属夹杂（残留在焊缝金属中的来自外部的金属颗粒）等，共（残留在焊缝金属中的来自外部的金属颗粒）等，共五种固体夹杂缺陷。五种固体夹杂缺陷。第55页/共65页夹渣第56页/共65页四、未熔合和未焊透四、未熔合和未焊透（一）未熔

46、合（一）未熔合 在焊缝金属和母材之间或焊道金属之间未完全熔化结合的部分。在焊缝金属和母材之间或焊道金属之间未完全熔化结合的部分。可分为侧壁未熔合（图可分为侧壁未熔合（图40114011）、层间未熔合（图）、层间未熔合（图40124012）、焊缝根）、焊缝根部未熔合部未熔合( (图图4013)4013) 根部未熔合根部未熔合第57页/共65页（二）未焊透（二）未焊透 焊接时接头的根部未完全熔透的现象焊接时接头的根部未完全熔透的现象(402)(402)。第58页/共65页五、形状缺陷五、形状缺陷指焊缝的表面形状与原设计几何形状有偏差指焊缝的表面形状与原设计几何形状有偏差。包括六类缺陷：。包括六类缺

47、陷：（一）咬边（一）咬边 因焊接操作不当造成的焊趾（或焊根）处的沟槽。可分为连因焊接操作不当造成的焊趾（或焊根）处的沟槽。可分为连续咬边续咬边( (图图50115011）和间断咬边）和间断咬边( (图图5012)5012)两种。两种。第59页/共65页（二）缩沟（二）缩沟由于焊缝金属的收缩，在根部焊道一侧产生的浅沟槽。由于焊缝金属的收缩，在根部焊道一侧产生的浅沟槽。第60页/共65页（三）焊瘤（三）焊瘤 焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤。见图的金属瘤。见图506506。（四）烧穿（四）烧穿焊接过程中，熔化金属自

48、坡口背面流出，形成穿孔的缺陷。见焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷。见图图510510。第61页/共65页还有焊缝接头不良、焊缝超高、角焊缝凸度过大、焊还有焊缝接头不良、焊缝超高、角焊缝凸度过大、焊缝根部的下塌、局部下塌、焊缝型面不良、错边、角缝根部的下塌、局部下塌、焊缝型面不良、错边、角度偏差、焊缝金属的下垂、未焊满、焊脚不对称、焊度偏差、焊缝金属的下垂、未焊满、焊脚不对称、焊缝宽度不齐、表面不规则、焊缝的根部收缩及根部气缝宽度不齐、表面不规则、焊缝的根部收缩及根部气孔等缺陷。孔等缺陷。第62页/共65页六、其他缺陷六、其他缺陷不能包括在以上五类缺陷的其他缺陷：不能包括在以上五类缺陷的其他缺陷：电弧擦伤（引弧或打弧时造成母材表面局部损伤）电弧擦伤（引弧或打弧时造成母材表面局部损伤）飞溅（熔化的金属颗粒或熔渣向周围飞溅现象）飞溅（熔化的金属颗粒或熔渣向周围飞溅现象）钨飞溅钨飞溅表面撕裂（不按操作规程拆除临时焊接的附件时产生母材表面表面撕裂（不按操作规程拆除临时焊接的附件时产生母材表面损伤）损伤）不按操作规程造成的磨痕不按操作规程造成的磨痕凿痕及打磨过凿痕及打磨过定位焊缺陷及层间错位（不按规定程序熔敷的焊道）定位焊缺陷及层间错位（不按规定程序熔敷的焊道）第63页/共65页飞飞 溅溅第64页/共65页感感谢您谢您的的观观看。看。第65页/共65页