热处理中再热裂纹的产生原因和防止措施有哪些?
发布日期:2020-11-27 17:20:51

再热裂纹是指一些含铬、钼或钒的耐热钢、高强钢焊接后,为消除焊后残余应力,改善接头金相组织力学性能,而进行消除应力热处理过程中产生的裂纹。这种裂纹多发生在低合金高强钢、珠光体耐热钢、奥氏体不锈钢、镍基合金等的焊接接头中,特别是热影响区的粗晶区。

在这些加热过程中可能产生再热裂纹。一些耐热钢和合金的焊接接头在高温服役时见到的开裂现象,也可称为再热裂纹。在消除内应力热处理过程中产生的裂纹又称为消除应力处理裂纹,简称SR裂纹。


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再热裂纹在存在较大的残余应力,或应力集中的焊接接头再次加热时产生,说明再热裂纹与高温蠕变有关;再热裂纹沿粗晶区的晶界产生和扩展,说明粗晶区的晶界与晶内相比相对薄弱。当接头在再次加热的过程中,由于松弛应力而产生的实际塑性应变量,大于粗晶区晶界的塑性变形能力时,就会产生裂纹。那么晶界为什么会相对弱化呢?研究表明,有两个可能的原因:

1)对于含有沉淀强化元素钢的粗晶区来说, 焊接时,钢中的沉淀相(碳化物,氮化物)固溶在金属中,焊后,由于冷却速度大,来不及析出,而在二次加热时,这些元素的碳化物、氮化物重新在晶内析出,因此使晶内强化,而使晶界相对弱化。

2)对于含有较多P、S、Sb、Sn、As等元素的钢来说,在再热温度范围,这些元素容易向晶界析集,也能降低晶界抗蠕变的能力。


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在生产中,可以采取以下措施防止产生再热裂纹:

1、应用低强焊缝    

低强焊缝塑性形变能力较高,因此可减轻焊接热影响区应力集中程度。

2、焊前预热和焊后后热    

焊前预热可减小焊接残余应力,同时能改善粗晶区的组织,提高变形能力。一般预热温度为200~450℃。如果采取预热的同时采取及时后热,则可降低预热温度。

3、减小焊接残余应力和应力集中    

从设计上改进接头型式、减小接头的刚性和焊后打磨平焊缝等都可以减小残余应力和应力集中,此外,利用钨极氩弧对焊缝表层进行一次重熔,也能减小焊接残余应力。

4、合理选择消除应力回火的温度    

原则是避开再热裂纹敏感温度。