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焊接裂紋，是所有從事焊接工作人員最頭疼的問題，由于其極大的危害性，在很多工程接受標(biāo)準(zhǔn)中都是零容忍。焊接裂紋不僅給生產(chǎn)帶來許多困惑，而且可能帶來災(zāi)難性的事故。在各種焊接結(jié)構(gòu)所出現(xiàn)的各種事故中，絕大多數(shù)是由裂紋而引起的脆性破壞。但是裂紋也并不有多可怕，了解裂紋產(chǎn)生的機理，預(yù)防裂紋產(chǎn)生才是我們從事焊接工程人員的主要工作。 
什么是焊接裂紋，焊接裂紋在焊接應(yīng)力及其他致脆因素共同作用下，焊接接頭中局部地區(qū)的金屬原子結(jié)合力遭到破壞而形成的新界面所產(chǎn)生的縫隙。它具有尖銳的缺口和大的長寬比的特征。裂紋影響焊接件的安全使用，是一種非常危險的工藝缺陷。焊接裂紋不僅發(fā)生于焊接過程中，有的還有一定潛伏期，有的則產(chǎn)生于焊后的再次加熱過程中。焊接裂紋根據(jù)其部位、尺寸、形成原因和機理的不同，可以有不同的分類方法。如果按裂紋形成的本質(zhì)，可分為熱裂紋、再熱裂紋、冷裂紋、層狀撕裂和應(yīng)力腐蝕裂紋等五類。熱裂紋 熱裂紋是焊接生產(chǎn)中比較常見的一種裂紋，從一般常用的低碳鋼、低合金鋼，到奧氏體不銹鋼、鋁合金和鎳基合金等都有產(chǎn)生熱裂紋的可能。焊接裂紋又有結(jié)晶裂紋、液化裂紋和多邊化裂紋三種。結(jié)晶裂紋是由于焊縫中存在液態(tài)薄膜和在焊縫凝固過程中收到拉伸應(yīng)力共同作用的結(jié)果。從金屬結(jié)晶學(xué)理論來說，先結(jié)晶的金屬較純，后結(jié)晶的金屬含雜質(zhì)較多，并富集在晶界。一般來說，這些雜質(zhì)所形成都具有較低的熔點。在焊縫金屬凝固結(jié)晶的后期，低熔點共晶被排擠在柱狀晶體交遇的中心部位，形成一種所謂“液態(tài)薄膜”，此時由于收縮而受到了拉伸應(yīng)力，這是焊縫中的液態(tài)薄膜就形成了薄弱地帶。 
防治結(jié)晶裂紋可以從冶金方面和工藝方面著手。控制焊縫硫、磷、碳等有害雜質(zhì)的含量；改善焊縫凝固、細(xì)化晶粒提高抗裂性。工藝方面可以從焊接工藝參數(shù)、預(yù)熱、接頭型式和焊接順序等方面改善焊接時的應(yīng)力狀態(tài)。
液化裂紋
主要產(chǎn)生于焊縫熔合線附近的母材中，有時也產(chǎn)生于多層焊的先施焊的焊道內(nèi)。形成原因是由于焊接時近縫區(qū)金屬或者焊縫層間金屬，在高溫下使這些區(qū)域的奧氏體晶界上的低熔點共晶被重新熔化，在拉伸應(yīng)力的作用下沿奧氏體晶間開裂而形成液化裂紋。造成這種裂紋的情況有二：一是材料晶粒邊界有較多的低熔點物質(zhì)；另一種是由于迅速加熱，使某些金屬化合物分解而又來不及擴散，致局部晶界出現(xiàn)一些合金元素的富集甚至達(dá)到共晶成分。防止這類裂紋的原則為嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量，合理選用焊接材料，盡量減少焊接熱的作用。 
多邊化裂紋
是在低于固相線溫度下形成的，由于高溫時的塑性低而造成的。這種裂紋多數(shù)是在焊縫中產(chǎn)生，它是在結(jié)晶前已凝固的固相晶粒中萌生出大量的晶格缺陷（空位和位錯等），并且在快速的冷卻的條件下，由于不易擴散，它們以過飽和的狀態(tài)保留于焊縫金屬中，在一定溫度和應(yīng)力的條件下，晶格缺陷由高能部位向低能部位轉(zhuǎn)化，及發(fā)生移動和聚焦，從而形成二次邊界，即所謂“多邊化邊界”。 其特點是沿“多邊形化邊界”分布，與一次結(jié)晶晶界無明顯關(guān)系；易產(chǎn)生于單相奧氏體金屬中。消除此種缺陷的方法是加入可以提高多邊形化激活能的合金元素,如在Ni-Cr合金中加入W、Mo、Ta等;另一方面是減少焊接時過熱和焊接應(yīng)力。
再熱裂紋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等），在焊后并未發(fā)現(xiàn)裂紋，而在熱處理過程中出現(xiàn)了裂紋，這種裂紋稱為“消除應(yīng)力處理裂紋”（Stress Relief Cracking），簡稱SR裂紋。另外，有些焊接結(jié)構(gòu)是在一定溫度條件下工作的，即使在焊后消除應(yīng)力處理過程中不產(chǎn)生裂紋，而在500～600℃長期工作時也會產(chǎn)生裂紋。為此，在工程上常把上述兩種情況下產(chǎn)生的裂紋（消除應(yīng)力過程和服役過程），統(tǒng)稱為“再熱裂紋”（Reheat Cracking）。
為了防止這種裂紋的產(chǎn)生，首先在設(shè)計時要選擇再熱裂紋敏感性低的材料，其次從工藝上要盡量減少近縫區(qū)的內(nèi)應(yīng)力和應(yīng)力集中問題，從焊接方法、焊接線能量、預(yù)熱、后熱溫度以及焊接材料選用低匹配方面考慮。
冷裂紋冷裂紋的起源多發(fā)生具有缺口效應(yīng)的焊接熱影響區(qū)或有物理化學(xué)不均勻的氫聚集的局部地帶。冷裂紋的斷裂行徑，有時是沿晶界擴展，有時是穿晶前進(jìn)，這要由焊接接頭的金相組織和應(yīng)力狀態(tài)及氫的含量等而定。這一點不像熱裂紋那樣，都是沿晶界開裂。 冷裂紋可以在焊后立即出現(xiàn)，也有時要經(jīng)過一段時間（幾小時，幾天甚至更長）才出現(xiàn)。開始少量出現(xiàn)，隨時間增長逐漸增多和擴展。對于這類不是在焊后立即出現(xiàn)的冷裂紋，稱為“延遲裂紋”，它是冷裂紋中比較普遍的一種形態(tài)。 由于延遲裂紋不是在焊后立即可以發(fā)現(xiàn)，需延遲一段時間，甚至在使用過程中才出現(xiàn)，所以它的危害性就更為嚴(yán)重。冷裂紋主要發(fā)生在高、中碳鋼，低、中合金高強鋼的焊接熱影響區(qū)，但有些金屬，如某些超高強鋼、鈦及鈦合金等，有時冷裂紋也發(fā)生在焊縫金屬中。 
根據(jù)引起的主要原因可分為淬火裂紋、氫致延遲裂紋和變形裂紋。
淬火裂紋
產(chǎn)生在鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變點(Ms)附近(見過冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖)或在200℃以下的裂紋，主要發(fā)生于中、高碳鋼，低合金高強度鋼以及鈦合金等，主要產(chǎn)生部位在熱影響區(qū)以及焊縫金屬內(nèi)。裂紋走向為沿晶或穿晶。形成冷裂紋的主要因素有:①金屬的含氫量偏高;②脆性組織或?qū)浯嗝舾械慕M織；③焊接拘束應(yīng)力（或應(yīng)變）。 氫致延遲裂紋
大量的生產(chǎn)實踐和理論研究證明，鋼種的淬硬傾向、焊接接頭含氫量及其分布，以及接頭所承受的拘束應(yīng)力狀態(tài)，這三個因素在所承受的拘束應(yīng)力狀態(tài)是高強鋼焊接時產(chǎn)生冷裂紋的三大主要因素定條件下是相互聯(lián)系和相互促進(jìn)的。焊接過程中溶于焊縫金屬內(nèi)的氫向熱影響區(qū)擴散、偏聚，特別是在容易啟裂的三軸拉應(yīng)力集中區(qū)富集，引起氫脆，即降低金屬在啟裂位置（或裂紋前端）的臨界應(yīng)力，當(dāng)此處的局部應(yīng)力超過此臨界應(yīng)力時，就造成開裂。這種裂紋的形成有明顯的時間延遲的特征，其原因在于氫擴散富集需要時間(孕育期)。產(chǎn)生此種裂紋的條件是存在著氫和對氫敏感的組織，同時又有較大的拘束應(yīng)力。因此，它常產(chǎn)生在嚴(yán)重應(yīng)力集中的焊件根部和縫邊，以及過熱區(qū)。防止的措施包括：①降低焊縫中的含氫量，例如采用低氫焊條，嚴(yán)格烘干焊接材料等；②合理的預(yù)熱及后熱；③選用碳當(dāng)量較低的原材料；④減小拘束應(yīng)力，避免應(yīng)力集中(見金屬中氫)。
變形裂紋 這種裂紋的形成不一定是因為氫含量偏高，在多層焊或角焊縫產(chǎn)生應(yīng)變集中的情況下，由于拉伸應(yīng)變超過了金屬塑性變形能力而產(chǎn)生。層狀撕裂 大型厚壁結(jié)構(gòu)，在焊接過程中會沿鋼板的厚度方向出現(xiàn)較大的拉伸應(yīng)力，如果鋼中有較多的夾雜，那么沿鋼板軋制方向出現(xiàn)一種臺階狀的裂紋，一般稱為層狀撕裂（Lamellar Tear）。
層狀撕裂一般在鋼表面上難以發(fā)現(xiàn)，即使用超聲探傷檢測合格的鋼板，仍可能經(jīng)焊接后出現(xiàn)層狀撕裂。層狀撕裂是一種內(nèi)部沿軋向的應(yīng)力開裂，它的特征是呈階梯狀，這是其他裂紋所沒有的。層狀撕裂的全貌，基本是由平行于軋向的平臺（Terraces）和大體垂直于平臺的剪切壁（Shear Walls）所組成。
層狀撕裂常出現(xiàn)在T形接頭、角接頭和十字接頭中。一般對接接頭很少出現(xiàn)，但在焊趾和焊根處由于冷裂的誘發(fā)也會出現(xiàn)層狀撕裂。應(yīng)力腐蝕裂紋（Stress Corrosion Cracking,) 是指金屬材料在某些特定介質(zhì)和拉應(yīng)力共同作用下所發(fā)生的延遲破裂現(xiàn)象。從表面上看，無明顯的均勻腐蝕痕跡。所觀察到的應(yīng)力腐蝕裂紋呈龜裂形式，斷斷續(xù)續(xù)：如果在焊縫表面上，多以橫向裂紋出現(xiàn)。若深入金屬內(nèi)部觀察其形狀如同樹根樣；若從斷口形態(tài)看，屬脆性斷口特點。解決辦法有：1、合理選擇材料；2、減少或消除零件中的殘余拉應(yīng)力；3、改善介質(zhì)條件4、采用電化學(xué)保護(hù)。
各種裂紋分類匯總
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