焊接冷裂紋的成因有哪些

冷裂紋是焊接生產(chǎn)中較為普遍的一種裂紋，它是在焊后冷卻至較低溫度時產(chǎn)生的，對于低合金高強鋼，大約在馬氏體轉變溫度附近。冷裂紋形成的三要素分別為鋼種淬硬傾向、焊縫中的氫含量及其分布、焊接接頭應力狀態(tài)。

1、淬硬傾向

鋼材的淬硬傾向主要取決于其化學成分和冷卻條件。鋼材的淬硬傾向越大，焊接時越容易產(chǎn)生冷裂紋。因為淬硬傾向越大，意味著焊接受熱時會產(chǎn)生更多的馬氏體組織，而馬氏體變形能力低容易發(fā)生脆性斷裂。而焊接接頭的淬硬傾向，除了化學成分、冷卻條件之外，還與焊接工藝、結構板厚有關。

如果焊縫和熱影響區(qū)中有氫存在，會降低其韌性，產(chǎn)生氫脆。而高碳馬氏體淬硬組織對氫脆敏感性很強，冷裂紋敏感。在焊接中常用熱影響區(qū)的最高硬度來評定某些高強鋼的淬硬傾向。

2、氫

氫是引起高強鋼焊接時形成冷裂紋的重要因素之一，并且使之具有延遲的特征，通常把氫引起的延遲裂紋稱為“氫致裂紋”或“氫誘發(fā)裂紋”。之所以會有“延遲”，是因為氫在鋼中的擴散、在微觀缺陷處聚集、產(chǎn)生應力，直至開裂紋都需要一定的時間。

高強鋼焊接接頭的氫含量越高，裂紋敏感性越大，當氫含量大于某一臨界值時，便會開始出現(xiàn)裂紋，臨界值大小因具體而異。

焊接熱影響區(qū)中氫的濃度足夠高時，會其中的馬氏體組織（若有）進一步脆化，進而形成裂紋。

3、應力狀態(tài)

高強鋼焊接時冷裂紋的產(chǎn)生不僅取決于鋼的淬硬傾向、氫的有害作用，還取決于焊接接接頭的應力狀態(tài)，有時應力狀態(tài)甚至起決定性作用。焊接接頭的熱應力（不均勻加熱和冷卻）、相變應力（相變時組織的體積變化）及結構形式、焊接順序等都會形成拘束力。

上述形成冷裂紋的三要素，各有其內在規(guī)律，但又相互影響。總的來說，熱影響區(qū)和焊縫金屬的淬硬傾向是產(chǎn)生裂紋的內在因素，而只有當鋼中有淬硬組織形成時，氫才能發(fā)揮其誘發(fā)裂紋的有害作用。