3.产生结晶裂纹的机理
1）结晶裂纹的形成
产生部位：结晶裂纹大部分都沿焊缝树枝状结晶的交界处发生和发展的，常见沿焊缝中心长度方向开裂即纵向裂纹，有时焊缝内部分布在两树枝状晶体之间。
对于低碳钢、奥氏体不锈钢、铝合金的结晶裂纹主要发生在焊缝上。
某些高强钢，含杂质较多的钢种，除发生在焊缝之处，还出现在近缝区上。
从金属结晶学理论可以知道，先结晶的金属比较纯，后结晶的金属杂质比较多，并富集在晶界。一般来讲，这些杂质所形成的共晶都具有较低的熔点。在焊缝凝固过程中，这些低熔点共晶被排挤到晶界就形成了所谓的晶间“液态薄膜”。同时，焊缝凝固过程中由于收缩产生了拉应力，在拉应力作用下焊缝金属很容易沿液态薄膜拉开形成裂纹。 ⑴液固阶段 ⑵固液阶段 ⑶完全凝固阶段
产生结晶裂纹原因： ①液态薄膜—根本原因；②拉伸应力—必要条件。 2） 产生条件
目前，一般都是根据前苏联学者普洛霍洛夫的观点说明结晶裂纹
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的产生条件。
3.2影响结晶裂纹的因素及防止措施
1.影响结晶裂纹产生的因素 ①脆性温度区间大小
②脆性温度区（TB）内金属的塑性 ③TB内随温度降低变形的增长率
①②决定于冶金因素（化学成分、结晶条件、偏析程度、晶粒大小和方向等）③决定于力的因素（焊件刚度、焊拉工艺、金属的热物理性质等）
2.影响结晶裂纹倾向性的因素 1)冶金因素 （1）结晶温度区间
（2）合金元素的影响:①S、P ②C ③Mn ④Si
⑤Ti 、Zr和稀土元素 ⑥O
一般认为，C、S、P对结晶裂纹的影响最大。 3.结晶裂纹防治措施
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（1）应严格控制焊缝金属中C、S、P和其它易形成低熔点共晶体的合金成分的含量，这些元素和杂质的含量越低，焊缝金属的抗裂纹能力越大。
当焊缝中C>0.15%,S>0.04%就可能有裂纹出现，如果母材中含碳量很高，就要控制焊接材料的成分，以使混合后的碳含量降下来。 （2）改变焊缝横截面的形状也就改变了焊接熔池的结晶方向，使之有利于将低熔点共晶体推向不易产生裂纹的位置。
第四章 14CrNi4MoV钢焊缝中热影响区液化裂纹及防止措施
4.1热影响区液化裂纹的基本特征
1.基本特征
在母材近缝区或多层焊的前一焊道因受热作用而液化的晶界上形成的焊接裂纹称液化裂纹。因是在高温下沿晶断裂，故是热裂纹之一。
与结晶裂纹不同，液化裂纹产生的位置是在母材近缝区或多层焊的前一焊道上，见图二。近缝区上的液化裂纹多发生在母材向焊缝凸进去部位，该处熔合线向焊缝侧凹进去而过热严重。液化裂纹多为微裂纹，尺寸很小，一般在0．5mm以下，个别达lmm。主要出现在合金元素较多的高强度钢、不锈和耐热合金的焊件中。 2.形成机理
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液化裂纹形成机理在本质上与结晶裂纹相同，都是由于晶间有脆弱低熔相或共晶，在高温下承受不了力的作用而开裂。区别仅在于结晶裂纹是液态焊缝金属在凝固(或结晶)过程中形成的，而液化裂纹则是固态的母材受热循环的峰值温度作用下使晶间层重新熔化后形成 的。因此，如果在母材近缝区上或多层焊的前一焊道上，其奥氏体晶界处有元素偏聚，或已形成低熔相或共晶，则在重新受热条件下，这些晶间物体便发生熔化。如果这时受到力的作用就很容易形成液化裂纹，如图二所示。
图二 液化裂纹出现位置
1----母材上位于熔合线凹区 2----多层焊层间过热区 3 影响因素与防治措施
对结晶裂纹产生影响的因素也同样对液化裂纹有影响，同样有冶金因素和力学因素。
1）冶金方面主要是合金元素的影响，对于易出现液化裂纹的高强度钢、不锈钢和耐热合金的焊件，除了硫、磷、碳的有害作用外，也
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有镍、铬和硼元素的影响。镍是这些钢的主加元素，但它既是强烈的奥氏体形成元素，可显著降低有害元素(硫，磷)的溶解度，引起偏析，又是易与许多元素形成低熔共晶的元素，故易于引起液化裂纹：铬的含量小时，没不良影响。如果含量高时，也因不平衡的加热和冷却，在晶界可能产生偏析。除能形成硼化物和硼碳化物外，还与铁、镍形成低熔共晶，如Fe-B为149℃、Ni-B为140℃或990℃。所以微量硼存在就可能引起液化裂纹。
2）力学方面主要决定于作用在近缝区处热循环的特点以及接头的刚性或拘束度等。具有陡变的温度梯度和能引起快速热应变的条件，是极易引起液化裂纹的。
4.2防止液化裂纹的措施
防治液化裂纹的措施与防治结晶裂纹的一致。最主要的是尽可能降低母材金属中硫、磷、硅、硼等低熔共晶组成元素的含量。如果裂纹发生在多层焊的前一焊道上，则须严格控制焊接材料中上列元素的含量。
在焊接工艺方面不能随便加大焊接热输入，因为输入越大，输入热量越多，晶界低熔相的熔化越严重，晶界处于液态的时间就越长，液化裂纹的倾向就越大。此外，要通过改变工艺参数去调整和控制焊缝形状，如埋弧焊和气体保护焊，往往因电流密度过大，易得到“蘑菇状”的焊缝，这种焊缝的熔合线呈凹陷状，凹进部位因过热而易形成液化裂纹。
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