有再熱裂紋傾向的材料有哪些？

twq19810302

7 j1 p) }1 M! y2 J! V* S) {0 V

什么是再熱裂紋？

有再熱裂紋傾向的材料有哪些？

01定義
% F# q1 }  e! @+ K6 V
對于某些含有沉淀強化元素的高強鋼和高溫合金（包括低合金高強鋼、珠光體耐熱鋼、沉淀強化的高溫合金，以及某些奧氏體不銹鋼），在焊后并未發出裂紋，而在熱處理過程中出現了裂紋，這種裂紋稱為“消除應力處理裂紋”。有些焊接結構是在一定溫度條件下工作，如在500~600℃長期工作時也會產生裂紋。在工程上常把上述兩種情況下產生的裂紋（消除應力過程和服役過程），統稱為“再熱裂紋”。
, Z3 a9 g6 ]% Z
02主要特征

/ r$ \  S( S; c* r0 g1 E( d: A1 H1）都是發生在焊接熱影響區的粗晶部位并呈晶間開裂。
2）進行消除應力處理之前焊接區存在較大的殘余應力并有不同程度的應力集中。
3）產生再熱裂紋存在一個最敏感的溫度區間，這個區間與再熱溫度及再熱時間有關，并隨材料的不同而變化。
4）含有一定沉淀強化元素的金屬材料才具有產生再熱裂紋的敏感性，碳素鋼和固溶強化的金屬材料一般都不產生再熱裂紋。

$ v/ F5 T( c2 o  m5 \: r2 r1 S03再熱裂紋產生的機理及成因分析

) s) D4 j% a2 D$ M3 ?6 i: J/ W根據掃描電鏡以及高溫金相顯微鏡下觀察，確認再熱裂紋是由于晶界的優先滑動而導致金屬材料或合金的微裂形核而產生的，也就是在焊后熱處理中，材料的晶界發生弱化而相對的其晶內卻發生了強化。但是，對于再熱裂紋產生的機理，一直存在著兩種不同的看法，一種認為晶界弱化是其主要原因；而另一種則認為晶內強化是其主要成因。這也就是現有的晶界雜質析集弱化學說和晶內二次強化學說。

04再熱裂紋產生的幾種解釋
6 Q- j4 t; |4 ]
7 ?) ?& l( O: s5 _3 ~$ j4 x% E6 t1 晶界雜質析集弱化作用
  s2 }3 A' X/ U2 Q5 p, @
/ i( v$ }% X$ Y3 U" a- |$ G2 J對一些低合金高強鋼產生再熱裂紋的測試中發現，鋼材中的雜質在晶界析集而導致其脆化，這種現象對于再熱裂紋的產生有著重要的影響。
) W$ v9 G' p+ g# A' e8 n4 [
2 晶內沉淀強化作用
5 ~& Y$ ~' z( i. K/ a0 ^- u! V$ `
  A. P7 I2 F6 C" @/ O% Y8 d
鉻、鉬、釩、鈮等元素的碳化物、氮化物，以及鎳基合金的沉淀相，在一次焊接熱作用下因受熱而固溶，在焊后冷卻進不能充分析出，而在二次加熱再熱處理過程中，由晶內析出這些碳、氮化物及沉淀相，從而晶內強化，這時，應力松弛所產生的變形就集中于晶界，當晶界在塑性不足時，就會產生再熱裂紋。
# w8 U3 u5 `. y2 w$ j/ \. \
, y$ f8 V3 ?- d+ R: ~2 n/ O3 蠕變斷裂理論
7 a$ \4 r# q: N, C
再熱過程中隨著應力松弛，伴隨有蠕變現象。

05再熱裂紋的影響因素及其防治
2 h8 _* w  ?  H! y9 W
% n7 o3 o: Z. o! [: Z影響再熱裂紋的主要因素是鋼種的化學成分（直接影響粗晶區的塑性）和焊接區的殘余應力（特別是應力集中部位）。
+ f0 n) \; f  ~0 b; t9 o6 C
% M" I" o$ Q! c' v1.冶金因素
) B5 J: x1 z# L( s/ L; T7 G% Q
1）化學成分對再熱裂紋的影響隨鋼種的不同而差異可根據再熱裂紋敏感性判據式進行評價。
2）鋼的晶粒度對再熱裂紋影響是明顯的，晶粒度越大，越容易產生再熱裂紋。
7 j) I6 u6 [2 O4 X- N3）焊接接頭不同部位和缺口效應對再熱裂紋的影響也有不同。
- X3 K6 J' H  u& ?( N
2.焊接工藝因素

1）焊接方法的影響
* M' o6 E' i9 g( l8 e6 b6 v4 l4 n# A大的焊接線能量會使過熱區的晶粒粗大，對于一些晶粒長大敏感的鋼種，埋弧焊時再熱裂紋的敏感性比手工電弧焊時大。但對一些淬硬傾向較大的鋼種，手弧焊反而比埋弧焊時的再熱裂紋傾向大。

8 Q8 y+ O% a; o  s% L" ]; m4 D
2）預熱及后熱的影響
* ^2 h  d9 u) ~% n! U$ ]" Q. P防止再熱裂紋，必須采用更高的預熱溫度或配合后熱才能有效。
* A: P6 x- ^3 `5 D5 |1 E- ~" ?. O
7 s3 \; {: A( r5 v3.選用低匹配的焊接材料

, F2 x2 r6 u  I  W5 I! \
% c  `$ `9 K& _0 m4.降低殘余應力和避免應力集中
# z2 C" o: J! S- C. F
2 _6 A1 H; L4 u1 F4 j06有再熱裂紋傾向的材料
5 Z$ y& P7 f8 A% h0 l
" {% _& O4 X/ F. p15MnVR、15MnNbR、18MnMoNbR、13MnMoNbR、07MnCrMoVR、07MnNiMoVDR和日本的CF-62系列鋼。

0 @, Z5 j# y: g% {; V0 b1 \# C小結
由于再熱裂紋不是在焊接過程產生，而是在熱處理或運行時產生，使再熱裂紋有一定的隱蔽性，而使由再熱裂紋所引發的事故具有不可預見性，進而會造成更大的損失。所以必須在壓力容器的前期設計、制造、檢測等各環節預先考慮到再熱裂紋出現的可能，從而選擇合理的方案避免再熱裂紋的產生。在制造過程中，通過采用合理的方法，完全消除和預防再熱裂紋的產生是可能的。

! b1 d( O* ?! a( c3 j5 a4 H6 E
% O$ N  b1 i3 m& @2 P4 e$ M