冷裂紋是指在焊接接頭冷卻到較低溫度時（對於鋼來說在MS溫度，即奧氏體開始轉變為馬氏體的溫度以下）所產生的焊接裂紋。最主要、最常見的冷裂紋為延遲裂紋（即在焊後延遲一段時間才發生的裂紋，因為氫是最活躍的誘發因素，而氫在金屬中擴散、聚集和誘發裂紋需要一定的時間）。冷裂紋的延遲時間不定，由幾秒鐘到幾年不等。
基本介紹
- 中文名：冷裂紋
- 外文名：Cold crack
- 產生原因：結構不合理、焊縫不當
- 處理方法：在裂紋兩端鑽止裂孔
- 分類：淬硬脆化裂紋、延遲裂紋等
- 套用：冶金
簡介,分類,產生原因,防止冷裂紋產生措施,冷裂紋與熱裂紋區別,
簡介
焊接接頭冷卻到較低溫度下時產生的焊接裂紋叫冷裂紋。主要發生在重碳鋼、高碳鋼、低合金高強鋼、中合金鋼高強鋼、馬氏體不鏽鋼的焊接熱影響區，一些超高強度鋼、鈦合金有時也出現在焊縫中。焊接冷裂紋主要分布在焊道下、焊縫根部、焊趾、焊縫表面，具有沿品及穿晶斷裂特徵，斷口明亮有金屬光澤，，同熱裂紋一樣，其斷裂條件是：焊接接頭局部位置的延性δmin不足以承受所發生的應變占的作用，即ε≥δmin時發生斷裂。焊接冷裂紋包括淬硬脆化裂紋、延遲裂紋、低塑性脆化裂紋。
分類
1、淬硬脆化裂紋
淬硬傾向大的鋼在焊接熱循環作用下產生淬硬組織，在應力作用下產生裂紋。產生裂紋的敏感溫度在Ms附近，焊接接頭冷卻到一定溫度以下即出現裂紋，沒有延遲開裂特徵。一些超高強度鋼、馬氏體不鏽鋼、工具鋼具有較高的淬硬脆化裂紋敏感性。
2、延遲裂紋
焊接接頭冷卻到室溫後並在一定時間（幾小時、幾天，甚至十幾天）才出現的焊接冷裂紋稱延遲裂紋。延遲裂紋的影響岡素有淬硬組織、氫、應力。鋼的淬硬傾向越大，焊接時越容易形成脆硬的馬氏體組織，產生裂紋的敏感性越高；焊縫金屬中的擴散氫是延遲裂紋形成的主要閃素，氫含量越高，延遲裂紋的敏感性越大；存在應力是產生延遲裂紋的必要條件，應力主要有：由焊接的不均勻加熱和冷卻過程引起的熱應力、由金屬相變發生的體積變化而引起的棚變應力、由結構剛度和約束引起的拘束應力。
3、低塑性脆化裂紋
被焊母材或焊縫金屬本身塑性過低，在焊接熱應力和拘束應力作用下，發生的應變大於其延性而產生的裂紋。低塑性脆化裂紋與氫的作用無關，與焊接形成的脆硬組織也無必然聯繫，根本原因在於母材塑性過低。低塑性脆化裂紋在焊接接頭冷卻到一定溫度以下即出現，多出現在焊縫和熱影響區表面，沒有延遲特徵。鑄鐵、硬質合金堆焊容易產生低塑性脆化裂紋，高合金化鈦合金、鈦鋁金屬間化合物等航空材料也容易產生這類裂紋。
下圖是Ti3Al合金焊接接頭低塑性脆化裂紋。
Ti3Al合金焊接接頭低塑性脆化裂紋產生原因
1、焊接接頭存在淬硬組織，性能脆化。
2、擴散氫含量較高，使接頭性能脆化，並聚集在焊接缺陷處形成大量氫分子，造成非常大的局部壓力。（氫是誘發延遲裂紋的最活躍因素，故有人將延遲裂紋又稱氫致裂紋）
3、存在較大的焊接拉應力。
防止冷裂紋產生措施
主要從降低擴散氫含量、改善組織和降低焊接應力等方面來防止冷裂紋的產生。具體措施有：
1、焊前預熱和焊後緩冷。這不僅可以改善焊接接頭的金相組織，降低熱影響區的硬度和脆性，而且可以加速焊縫中的氫向外擴散，並可以起到減少焊接應力的作用。
2、選擇合適的焊接規範。若焊接速度太快，由於冷卻速度快，易形成淬火組織；若焊接速度太慢，會使熱影響區變寬，晶粒變粗大。因此焊接速度過快或過慢，都會促使冷裂紋的產生。
3、採用合理的裝配和焊接順序。減小焊接接頭的約束應力，改善焊件的應力狀態。
4、選用合適的焊接材料。如選用鹼性低氫型焊條和鹼度高的埋弧焊劑。焊前要烘乾焊條、焊劑，並做到隨用隨取。清除焊絲中的油、銹等污物，以降低焊縫中的擴散氫含量。
5、焊前應仔細清除坡口周圍基本金屬表面的水、油、銹等污物．以減少氫的來源。
6、焊後應立即進行去氫處理，使氫從焊接接頭中充分逸出。
7、焊後（特別對易淬火鋼）應立即進行消除應力的退火處理。這樣不僅可以減少或消除焊接殘餘應力，改善接頭的顯微組織和性能。同時也可以促使焊縫中的氧向外擴散
冷裂紋與熱裂紋區別
1、產生的溫度和時間不同
熱裂紋一般產生在焊縫的結晶過程中。冷裂紋大致發生在焊件冷卻到200～300℃，有的焊後會立即出現，有的可以延至幾小時到幾周甚至更長時間才會出現。所以冷裂紋又稱延遲裂紋。
2、產生的部位和方向不同
熱裂紋絕大多數產生在焊縫金屬中，有的是縱向，有的是橫向，有時熱裂紋也會延伸到基本金屬中去。冷裂紋大多數產生在基本金屬或熔合線上，大多數為縱向裂紋，少數為橫向裂紋。
3、外觀特徵不同
熱裂紋斷面都有明顯的氧化色。冷裂紋斷口發亮，無氧化色。
4、金相結構不同
熱裂紋都是沿晶界開裂的。冷裂紋是貫穿晶粒內部，即穿品開裂，不過也有的是沿晶界開裂。
