焊接中冷裂缝的原因

冷开裂是焊接产生中更常见的裂纹类型，当焊缝冷却至较低温度时，对于低合金高强度钢而言，在马氏体转化温度下发生。冷裂纹形成的三个要素是钢的硬化趋势，焊接的氢含量及其分布以及焊接接头的应力状态。

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I.硬化趋势

钢的硬化趋势主要取决于其化学成分和冷却条件。钢的硬化趋势越大，焊接时产生冷裂的可能性就越大。因为硬化趋势的越大意味着加热时焊缝会产生更多的马氏体组织，而马氏体变形容量容易易于脆性骨折。除了化学成分，冷却条件以及焊接过程，板厚度的结构外，焊接接头的硬化趋势。

其中，可以使用碳当量方法[2]大致估算化学成分对钢的硬化趋势的影响[2]。

CE（IIW）= C + Mn / 6 +（Cr + Mo + V） / 5 +（Cu + Ni） / 15

例如，对于小于20毫米厚的钢板，当CE <0.4％时，硬化趋势并不明显。

具有较大硬化趋势的金属将在热不平衡的状态下形成大量的晶格缺陷，在压力和热量失衡的条件下，它会形成裂纹源，甚至会扩展以形成宏观裂纹。

如果在焊接和受热区域中存在氢，它将降低其韧性并产生氢的含量。高碳马氏菌硬化组织对氢的含氢非常敏感和冷裂敏感性。热影响区的最大硬度通常用于焊接以评估某些高强度钢的硬化趋势。

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其次，氢

氢是导致高强度钢焊接中冷裂纹形成的重要因素之一，并使其具有延迟特征，通常是氢诱导的延迟裂纹，称为“氢裂纹”或“氢诱导的裂纹”。 “延迟”的原因是，氢在钢中扩散，以微观缺陷聚集，产生应力和裂纹需要一定时间。

高强度钢的焊接关节中的氢含量越高，开裂的敏感性越大，当氢含量大于某个临界值时，开裂就会开始出现，临界值的大小因情况而变化。

当焊接热影响区域中氢的浓度足够高时，马氏体组织（如果有）将进一步覆盖，从而形成裂纹。

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第三，压力状态

高强度的钢焊接冷裂纹不仅取决于钢制硬化趋势，氢的有害作用，而且还取决于焊接关节的应力状态，有时应力状态甚至起决定性作用。热应力（加热和冷却不均匀），相变应力（相位变化期间组织的体积变化）以及结构的形式，焊接接头的焊接序列等可以形成约束力。

上面提到的冷开裂形成的三个要素，每个要素都有其自身的固有定律，但也相互影响。通常，焊接金属的热影响区和硬化趋势是裂纹的内在因素，而氢只有在钢中存在硬化组织形成时，氢才能在诱导裂纹方面发挥有害作用。