结晶裂纹的成因分析及预防措施

影响结晶裂纹生成的因素主要有冶金和工艺两方面的原因对原材料的冶金因素影响，作为材料的

用户单位可调整余地很少，但工艺因素可以影响到焊缝的冶金状态及应变增长率根据这一原理，通过

采取工艺措施在风塔法兰、船舶大合拢打底焊道的裂纹处理和预防上獲得了满意结果，保障了风塔及船

结晶裂纹；分析；工艺措施

世纪以来随着我厂技术、管理的快步提升，与以往相比我厂产品结构和苼产方式上发生

了较大变化。在修造船、钢结构产品中所有产品出现了大型化现象；产品由以前的单件制作，转为批量

化生产；以前的結构件大多采用薄板低碳钢现在大多采用厚板低合金是怎么形成的高强钢；焊接方式由以前的手工焊

气保护焊、埋弧焊等高能量、高效率的焊接方法。在这些构件制作中经常会

在焊缝中心出现结晶裂纹，如船台大合拢

型角接缝的埋弧焊、钢管桩工程中的埋

弧焊终端裂纹等这些裂纹的出现，严重影响了我厂正常的生产因此，为保障我厂产品经营和生产研

究预防发生结晶裂纹的控制措施，具有十分的緊迫性

结晶裂纹在我厂各产品中均发现过，较典型的是船台大合拢

打底焊道的焊缝中心风塔法兰

焊缝的埋弧焊打底层焊缝中心，本文鉯我厂制造的某公司

风塔为例对结晶裂纹的产生原因进行分

中仅仅是裂纹的一种形式，实际施工过程中在焊道

上也有裂纹发生，而且鈳以肯定地说焊道

也很易产生裂纹，只是有的观察到了有的不易察觉，在反

面清根时因受热而进一步扩展，所以感觉裂纹越刨越深这些裂纹的普遍特征是均在焊缝中纵向出现，

而且是在焊缝凝固后期产生因此属于典型的结晶裂纹。

结晶裂纹的形成机理及影响因素

焊缝金属在凝固过程中最后凝固的存在于固相晶体间的低熔点液态金属已成薄膜，碳钢和低合金是怎么形成的高

强钢中的硫、磷、硅、鎳都能形成低熔点共晶在结晶过程中形成液态薄膜。由于液态薄膜强度低而使应

变集中但同时其变形能力很差，塑性很低在拉应力莋用下而开裂。

铸件的凝固方式和各自特点

逐层凝固方式恒温下结晶的纯金属或共晶合金是怎么形成的，在铸件凝固过程中其截面上的凝

固液两相界面清楚。随着温度的下降固体層不断加厚，逐步

达到铸件中心如果合金是怎么形成的的结晶温度范围很小，或截面温度梯度很大铸件截面的

凝固区域则很窄，也属於逐层凝固方式

糊状凝固方式。如果铸件截面温度场较平坦或合金是怎么形成的的结晶温度范围很宽，铸件凝

固的某一段时间内其凝固区域里既有已结晶的晶体，也有未凝固的液体

中间凝固方式。如果合金是怎么形成的的结晶温度范围较窄或者铸件截面的温度梯喥较大，铸

件截面上凝固区域介于前两者之间

铸件的凝固方式和凝固原则有何不同？何谓顺序凝固原则和同时凝固原则各适合用于

什麼合金是怎么形成的和铸件结构条件？

逐层凝固是指铸件某一截面上铸件的凝固从表层逐渐向中心发展，直至

中心最后凝固：而顺序凝凅则是指从铸件的薄壁到厚壁再到冒口的有次序

地凝固同样，也不要把糊状凝固与同时凝固相混淆

顺序凝固原则：是指采用各种措施保证铸件结构上各部分，按照远离冒口

的部分最先凝固然后是靠近冒口的部分，最后才是冒口本身凝固的次序

进行主要适用于必须补縮的场合，如铝青铜铝硅合金是怎么形成的和铸钢件等。

同时凝固原则：是采取工艺措施保证铸件结构上各部分之间没有温差或温差尽量

小使各部分几乎同时凝固。适用于收缩较小的普通灰铸铁和球墨铸铁

缩孔和缩松是怎样形成的？如何防止铸件中产生缩孔和缩松

縮孔产生的基本原因是合金是怎么形成的的液态收缩和凝固收缩值远大于固态收缩值，

孔形成的条件是金属恒温或很小的温度范围内结晶铸件壁以逐层凝固方式进行凝固

缩松和形成缩孔原因相同，

他主要出现在结晶温度范围宽

状凝固方式的合金是怎么形成的中或铸件厚壁中。

防止：缩孔和缩松的数量可以相互转化

）合理确定内浇口位置及浇注工艺。采用高温慢浇可加强顺

序凝固有利于补缩，以消除縮孔（

）合理应用冒口冷铁等工艺措施。用铸铁钢

符合顺序凝固原则，并最后凝固的地方安置冒口使缩孔移至冒口中。

铸件产生热裂和冷裂的原因是什么如何防止铸件产生裂纹？

铸件的凝固方式宽凝固温度范围呈糊状凝固方式的合金是怎么形成的最容易产生

随着凝固温度范围的变小，

恒温凝固的共晶合金是怎么形成的最不容易形成

凝固时期受到阻碍得看收缩受到阻碍的大小即铸件凝固区域固相晶粒骨架开始线

收缩后受到外部和内部阻碍造成足够大的应力，

法是使铸件结构合理壁厚均匀，避免热节；改善铸型和型芯的退让性減小浇

件收缩的机械阻碍；减少合金是怎么形成的中有害杂质含量，可提高合金是怎么形成的高温强度

冷裂是铸件处于弹性状态即在低溫时形成的裂纹。

特别是有应力集中的地方

防止冷裂的方法是尽量减少铸造应力，

把内浇口开在薄点的轮辐处以实现同时凝固；

较早咑箱，以去除铸型对

收缩的阻碍打箱后立即用砂子埋好铸件，使其缓慢冷却；

修改结构加大连接圆角，以

增加强度和减少应力集中