金属材料常见缺陷特征及产生机理（二）

焊接缺陷

焊缝中常见缺陷有：裂纹、气孔、夹渣、未焊透、未溶合、咬边、焊瘤、凹陷、烧穿、错边、焊接应力等。

裂纹：在焊接过程中或焊后，残余应力和其他致脆因素的共同作用下，焊接接头局部原子结合力被破坏形成新界面，在焊缝或母材的热影响区产生的局部破裂。热裂纹是在施焊时产生的，形成条件之一是合金成分和杂质（主要是C、S、P）在凝固时形成低熔点的组织，一般焊缝金属中含碳量大于0.15%，硫含量大于0.04%就可能出现热裂纹，因此要严格控制C、S、P和其它敏感合金成分的含量。冷裂纹是焊件冷却到一定的温度（接近室温）时产生的，主要发生在热影响区。再热裂纹是焊件焊后再加热到一定温度时（如焊后热处理、多层焊和高温运行等）产生的，是高温蠕变和碳化物沉淀强化使晶界应力高度集中所致，它一般发生在低合金钢和奥氏体不锈钢中。



气孔：是焊接熔池在高温时吸收的过量的气体或冶金反应产生的气体在冷却凝固之前来不及逸出而残留在焊缝中所形成的空穴，气孔会削弱承载面积，降低焊缝的强度和塑性。


夹渣：焊后残留在焊缝金属内的溶渣或非金属夹杂物，危害类似气孔。


未熔合和未焊透：未熔合是母材金属与焊缝金属之间局部未熔化成为一体，或焊缝金属与焊缝金属之间未熔化成为一体；未焊透是焊缝接头根部母材未完全溶透的现象，它出现在坡口根部。

按照未熔合出现的位置，常分为根部未熔合、坡口未熔合、层间未熔合，根部未熔合是指坡口根部钝边处发生的焊缝金属与母材金属未熔化成一体的缺陷；坡口未熔合是指坡口侧壁处发生的焊缝金属与母材金属未熔化成一体性的缺陷；层间未熔合是多层焊时各层焊缝金属之间未熔化成一体性的缺陷。

未熔合、未焊透易造成应力集中，危害性很大，焊缝中一般不允许存在。


咬边：接头处金属熔化后未及时得到熔化金属填充，在工件表面上沿焊缝边缘所形成的凹陷。咬边主要是焊接规范不当(如电流过大，电弧过长)、操作不正确(如焊条角度不对)所造成的。立、横、仰焊时，容易产生咬边。咬边严重时，会产生应力集中，容易引起裂缝，并减少焊缝的面积，使工件强度降低。重要的构件，一般不允许存在咬边。


焊瘤：焊接时，熔化金属流淌到焊缝之外未熔化母材上形成的金属瘤。产生焊瘤的主要原因是操作不熟练。


凹陷：焊缝表面局部低于母材的部分。如收弧时造成的弧坑。


烧穿：由于熔化深度超出母材金属厚度，熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔缺陷。产生这种缺陷的原因主要是焊接电流过大、焊接速度过慢、坡口间隙过大。


错边：由于焊缝两侧母材没有对正，中心线不平行而硬性焊接。


焊接应力：焊接过程会产生很大的残余应力，还会发生不同方向的变形。焊接应力根据产生的基本原因可分为三类：一是在焊缝和热影响区上的不均匀加热和冷却过程中，不均匀的涨缩产生的内应力，称为热应力；二是组织转变，尤其是相变时，由于体积变化产生的组织应力。三是焊接结构本身的拘束条件造成的拘束应力。焊接过程中产生的应力足够大时，在一定条件下会导致焊接热裂纹；焊接后的残余应力，会在易淬火钢中引发焊接冷裂纹，甚至导致结构脆断事故。焊接应力足够大时，会导致变形或产生裂纹。

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