焊接再熱裂紋的機理

　　再熱裂紋的形成，簡單來說就是晶內(nèi)由于強化強度很大而晶界強度較弱，在焊后熱處理時，應(yīng)力松弛時的形變集中加在了晶界上，一旦晶界應(yīng)變超出了晶界的強度極限時，會導致沿晶界開裂產(chǎn)生裂紋。

　?。?）再熱裂紋形成的內(nèi)因焊接時，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，而在冷卻時強碳化物析出較慢，同樣在埋弧焊時，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℃）過程中，碳化物（V4C3、NbC、MoC等）在晶內(nèi)彌散沉淀，從而強化了晶內(nèi)（晶內(nèi)熱強性好），使熱處理時，應(yīng)力松弛時的應(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，低熔點雜質(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)變超過晶界的塑性極限就形成開裂。

　?。?）再熱裂紋形成的外因上面簡述了再熱裂紋的內(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)力兩個部分來考慮。

　　焊后消應(yīng)力熱處理時，焊接殘余應(yīng)力通過松弛蠕變變形得以降低，當材料的變形難以滿足這種變形要求時，就會產(chǎn)生裂紋。在焊接區(qū)，低熔點化合物、偏析及粗晶脆化區(qū)的存在，由于晶界強度、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，實際上是一個受熱膨脹的過程，在這個過程中是產(chǎn)生膨脹拉應(yīng)力，來抵消一部分焊接過程中產(chǎn)生的壓應(yīng)力，當冷卻收縮時產(chǎn)生收縮力來抵消部分焊接過程中產(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，峰值大于材料的強度值時，原來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，受周圍是否有接管等拘束的不同而不同。比如，該種缺陷處于V型坡口焊接時的下部，這些缺陷受的是拉應(yīng)力，處于上方時，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V和Mo同時加入時則極為有害。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度，同時可以減輕熱影響區(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。進行適當?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℃。如焊后及時進行熱處理，預(yù)熱溫度可適當降低。

　　選擇適當?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，如果能避開這一范圍，就能防止再熱開裂的產(chǎn)生，但前提是應(yīng)能滿足改善組織或消除應(yīng)力的基本要求。因此，在保證金屬材料強度性能的同時，應(yīng)適當提高消除應(yīng)力的退火溫度和延長保溫時間，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)范避開或減少再熱裂紋敏感區(qū)的停留，做到萬無一失。