文档介绍：《材料成型工程综合试验》
第四章焊件失效分析试验
沈阳工业大学材料成型及控制工程专业
第一节焊件失效分析的概念﹑目的和意义
一、焊件失效分析的概念
焊件失效:在焊接产品的零部件组装焊接过程中,由于产生裂纹、气孔、夹杂等缺陷,或者产生变形,或者接头产生严重脆化而使焊件丧失规定功能的质量事故。
焊件失效分析:针对焊件失效,在分析失效现场资料和背景资料的基础上,通过一系列的物理化学试验,获得大量反映失效物理过程的信息,然后对这些信息通过由表及里、由此及彼、去粗取精、去伪存真的综合分析,找出失效的原因,并采取相应的措施消除隐患,从而保证焊件质量的技术工作。
二、焊件失效分析的目的
找出焊件失效的原因,制定有效的解决措施, 防止类似的事故再次发生。
三、焊件失效分析的意义
1、保证焊接产品的生产过程正常运转,从而保证焊接产品的质量。
2、促进焊接技术不断提高。
第二节焊件失效的种类和特征
一、焊接接头脆化引起的失效
焊接接头脆化能导致焊件开裂或断裂。
使接头产生脆化的原因有:
晶粒严重长大——“粗晶脆化”
产生脆化组织——“组织脆化”
析出碳化物,氮化物等——“析出脆化”
析出石墨——“石墨脆化”
产生热应变时效——“热应变时效脆化”
特征:
1、产生破坏时,接头承受的应力远远小于设计应力。
2、破坏在突然之间发生。
3、呈现脆化断口:
(1)解理(CF)断口
特征平坦型解理台阶(图1)
河流花样(图2)
舌形花样(图3)
扇形花样(图4)
(2)准解理(QC)断口(图5)
特征:河流花样短而弯曲,支流少,
解理面小,且周围有较多的撕裂棱。
(3)沿晶(IC)断口
特征:宏观:表面平齐,呈白亮色颗粒状。
微观:呈晶粒状的多面体,冰糖状。(图6)

[典型的延性断口]:
宏观:纤维状,颜色发暗;
微观:韧窝(DR)断口。(图7)
韧窝特征:断口布满大小不等的圆形或椭圆形的凹坑,凹坑中常有夹杂物或第二相粒子。
二、焊接裂纹引起的失效
1、热裂纹
结晶裂纹是最常见的热裂纹。
特征:
(1)产生的温度:上限稍高于焊缝名义固相线;
下限略低于焊缝名义固相线。
(2)产生的部位:只产生在焊缝。
(3)化学成分特点:焊缝中S、P、或Ni等元素较多。
(4)金相特征:沿一次结晶组织的晶界分布。(图8)
(5)断口特征:宏观:有明显的氧化色彩;
微观:为沿晶液膜分离断口。(图9)
2、冷裂纹
延迟裂纹是最常见的冷裂纹。
特征:
(1)产生的温度:通常在Ms点以下。
(2)产生的钢种:低、中合金钢,中、高碳钢。
(3)产生的部位:主要产生在HAZ:如焊趾、焊根、焊道下。(图10)
(4)产生的时间:几乎都延迟一段时间。
(5)金相特征:产生部位有淬硬组织;
裂纹走向既有沿晶,又有穿晶。
(6)断口特征:对于低合金钢,启裂处和扩展处:为准解理,或沿晶,或两者混合断口;终断区:多为韧窝断口。
以14MnMoNbB为例(图11)
3、再热裂纹
特征:
(1)产生的时间:焊后不产生,在焊后热处理或高温加热过程中产生。
(2)产生的温度:对于低合金钢、耐热钢,敏感再加热温度为500~700℃。
(3)产生的钢种:含有Cr、Mo、V、Ti、Nb的低合金钢和含有Nb的奥氏体不锈钢。
(4)产生的部位:HAZ的过热区,走向大体与熔合线平行。(图12)
(5)应力特征:焊后焊接接头存在较大的残余应力或应力集中。
(6)金相特征:都是沿晶界分布。(图13)
(7)断口特征:几乎都是冰糖状的沿晶断口。(图14)