常见的焊接缺陷
2 焊缝中夹渣与气孔 2.1 夹渣
焊接时，焊剂生成的熔融渣与焊缝金属、焊接气氛三
者间，在高温短时冶炼过程中，形成许多外部与内部的一
些熔渣，若清除不净，夹渣就留在焊缝中。 焊接操作不良、坡口设计不当、坡口不清洁、在熔化 金属内混入熔渣，或多层焊时前层熔渣残留到下道的焊缝 里等情况下都会产生夹渣。其形状不规则，尺寸较大。
1 焊接裂纹
焊接裂纹是指在焊接、去应力退火或构件使用过程中、
在焊接区域或热影响区产生的各种裂纹。裂纹的存在破坏 了金属的连续性和完整性，降低了焊接头的使用强度，裂
纹尖端易引起应力集中。
常见的焊接缺陷 焊接裂纹分类： 热裂纹、冷裂纹 焊缝裂纹、热影响区裂纹 焊道裂纹、根部裂纹、焊边裂纹（焊趾裂纹） 纵向裂纹（与焊缝方向平行）、横向裂纹（垂直）
常见的焊接缺陷 （1）结晶裂纹 结晶裂纹主要产生于含杂质元素S、P、Si和C较多 的碳钢、单相奥氏体钢、镍基合金钢和铝合金焊缝中， 在高温阶段形成的结晶裂纹，其断口两边受到氧化呈 蓝棕色等氧化色，可作为判定裂纹的重要依据。
常见的焊接缺陷
（2）液化裂纹
在焊接的高温作用下，基体金属近焊缝区或多层焊缝的层 间金属中的低熔点共晶组成物，在焊接加热的过程中会出现晶
匀性，多边化后，在边界上堆积了大量缺陷，组织疏松。当 受拉时，就会沿二次边界开裂，形成多边化裂纹。 在形成多边化的温度区间内，温度越高，原子活动力越 强，多边化时间越短，越易产生多边化裂纹。 主要发生于单项奥氏体合金和镍基合金的焊缝内，不易 被发现，危害性较大。
常见的焊接缺陷
1.2 冷裂纹
冷裂纹是指在焊接后冷却过程中，在Ms点附近或200-
300度以下区间产生的，多发生在具有缺口效应的应力集中
处的焊接热影响区，或有物理化学性能不均匀的氢聚集的局 部地方。
冷裂纹形成的因素：
拉伸应力应变 钢种淬硬倾向与冷却条件

焊缝中的氢含量
常见的焊接缺陷 由于焊后应力状态和含氢量不同，在焊接接头的不同部位 产生不同形态的裂纹，常见的有：
焊趾裂纹
（2）层状组织
（3）结合线伸入
常见的焊接缺陷
焊接接头热应力过大，易在结合线伸入端应力集中部位、或在焊前 板材表面残存硬而脆的氧化物，在焊接时由于应力作用，在焊缝铸态 金属与氧化物相接界面上开裂，形成铸造核心的结合线端头呈分叉状 裂纹和结合线弯曲状裂纹。
常见的焊接缺陷
XH60BT板材经滚焊后在振动应力作用下，
焊缝结合线处应力集中而扩展形成的疲劳裂纹。
常见的焊接缺陷
在焊接点的铸造核心周围 热影响区的某些晶界存在 低熔点组分，在应力作用
下开裂（上图），或是热
影响区的胡须尾端未填满 铸态金属而留有空洞（下
图），这些都是不允许存
在的。
常见的焊接缺陷
核心内部裂纹指分布在铸造 核心中晶粒边界、枝晶之间 及缩孔边缘的裂纹。 焊接耐热合金时，规范选择 不当、板材太厚都易产生枝 晶裂纹；焊接马氏体不锈钢、
1.1 热裂纹
热裂纹是指在稍低于凝固温度，焊缝已基本凝固又未完
全凝固阶段所发生的裂纹。热裂纹几乎都是沿奥氏体晶界开 裂，裂纹断面有氧化色。
热裂纹又可分为结晶裂纹、液化裂纹、多边化裂纹。
常见的焊接缺陷 （1）结晶裂纹 焊缝在凝固过程中处于固-液态下，由于凝固的金属发生 收缩、残余液态金属补充不足而造成的沿晶裂纹。在随后的冷 却过程中一般均有较大的扩展。故热裂纹比冷裂纹大，结晶裂 纹主要出现在焊缝中间。
对较大零件焊接，为了避免焊接时因热应力过大产生裂纹，需在一 定温度下预热后焊接。若焊接工艺或操作不当，会引起母材开裂和渗
异金属的缺陷，一般不易发现而漏检，导致机械严重失效。
常见的焊接缺陷
采油井口装臵的油管挂的封环，焊接后加工组装阶段发 现裂纹，油管挂为35CrMo,调质后269-302HB，密封环为T3 冷轧铜条，250-257HB。油管挂预热温度200-250度，焊缝中 铜向母材呈条状渗入。根据其渗入特征可知：预热温度和保 温时间不够，焊接时功率控制不当，热应力过大，导致油管 挂出现裂纹，使液体铜沿微裂纹渗入。
常见的焊接缺，使低熔点钎料熔化， 依靠毛细吸引作用流布于接头紧密配合面之间，使工件产 生结合的一种方法。 钎焊时由于接头间隙不合适、钎焊前表面清理不充分、 操作不当、钎料与钎剂的种类及数量选择不合适、焊条的 焊剂失效等原因会产生各种缺陷。如： 间隙未填满：使用中密闭容器易漏气、泄漏，甚至断裂；
未熔合出现的缝隙
1Cr18Ni9Ti钢管焊缝未焊合
常见的焊接缺陷
2.4 咬边
焊接操作不当，导致焊缝金属与基体金属交界处被电弧烧熔后形成凹槽和 焊趾处产生不规则缺口。若缺口较浅而圆滑时，对使用性能影响不大；当出现
不规则咬边或咬边与熔合不良同时存在时，都会导致应力集中而出现裂纹。
常见的焊接缺陷
2.5 焊接预热不当形成的缺陷
焊接缺陷与失效
一、常见的焊接缺陷
二、奥氏体钢焊接件的晶间腐蚀破坏
三、焊接缺陷引起的失效案例
常见的焊接缺陷 熔化焊是通过金属间局部融化后凝固的方式将两种金 属连接在一起的一种焊接方法。熔化焊本身是一种快速熔 化与凝固的过程，导致熔焊部位区域具有复杂的应力状态， 促使焊缝及其附近区域产生偏析、夹渣、气孔、裂纹和脆 化等缺陷。
缝区金属（包括下层焊道）均处于一种复杂应力-应变状态。 使金属发生形变，产生位错、空位等缺陷。
常见的焊接缺陷 另外，高温下的原子活动性足以引起空位的扩散、聚集
和位错的移动，形成二次边界，又叫“多边化边界”，与一
次晶界不重合，在冷却时，由于热塑性降低，导致多边化边 界产生裂纹。
刚凝固的金属存在很多晶格缺陷及严重的物理化学不均
时效耐热合金及铝合金时，
易产生缩孔边缘裂纹。
常见的焊接缺陷
常见的焊接缺陷
常见的焊接缺陷
2.8 摩擦焊的缺陷与失效
摩擦焊是压焊的常见方法之一，利用摩擦热至金属塑 性状态下施加压力，使两种金属材料紧密接触，以原子或 分子的结合、扩散形成永久连接。 广泛应用于刀具、量具以降低成本，以及柴油机、内 燃机排气阀等特殊要求的零件。 摩擦转速、时间、顶锻压缩量和保持时间控制好，可 获得较好的焊接深度和较小晶粒的重结晶区，有良好的塑
性而不易折断。但若工艺参数选择不当或操作控制不好，
焊接区易出现脆化，使用过程中产生脆性断裂。
常见的焊接缺陷
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常见的焊接缺陷
1.4 层状撕裂
焊接结构件使用厚板的丁字接头或L形接头时，当焊后
的焊缝在厚度方向承受结构拘束应力过大时，会在板材轧
制方向上出现一种台阶形的层状开裂。 其形成主要是板材轧制方向组织不均匀，成方向性的 条带状组织，尤其条片状的硫化物和Al、Si等氧化物夹杂， 在其垂直应力作用下，沿低强度的条带组织和夹杂物与金 属界面形成断裂台阶。其断口宏观看有木纹特征。 层状撕裂属于低温开裂，是一种内部裂纹。
未焊透宏观缝隙
常见的焊接缺陷
（1） 未焊透
焊接坡口角度小、间隙小或钝边过大，双面焊时背面 清根不彻底或焊接工艺及操作不当，都可能形成焊缝金属 与基体金属或焊缝金属之间未熔合而留下空隙。
未焊透微观低倍形貌
常见的焊接缺陷
（2） 未熔合
工艺和操作不当，坡口上或前一层焊缝表面有油污、氧 化物和熔渣等脏物阻碍了金属间的熔合而出现细小缝隙。大 多存在于金属内部不易被发现。
常见的焊接缺陷
例如：某摩托车车架
常见的焊接缺陷
例如
大小不等的圆 形和条虫状气 孔
常见的焊接缺陷
2.3 未焊透和未熔合
在焊接后检查和失效分析时，常发现焊缝处出现未焊 透和焊缝未熔合的现象，其部位在焊缝底部、两面焊中间 或焊缝与母材之间。
常见的焊接缺陷
（1） 未焊透
焊接坡口角度小、间隙小或钝边过大，双面焊时背面 清根不彻底或焊接工艺及操作不当，都可能形成焊缝金属 与基体金属或焊缝金属之间未熔合而留下空隙。
常见的焊接缺陷
再热裂纹特点：
一般只存在于具有一定沉淀强化的金属材料，对普通
碳素钢和固溶强化的金属材料一般都不会产生。
焊接后的接头部位存在较大的残余应力，并有不同程度 的应力集中时，才有可能产生再热裂纹。 一般均产生在焊缝热影响区的过热粗晶区，裂纹的走向 沿着熔合线的奥氏体粗晶边界扩展，有的裂纹不连续呈断 续状 ，而焊缝和热影响细晶区不会产生再热裂纹。
间被重新熔化，在随后冷却过程中，由于收缩等焊接应力的作
用，使之沿奥氏体晶界开裂。 高Cr、Ni不锈钢、Ni基耐热钢在多层焊时，不但会产生液化 裂纹，还会沿晶析出金属间化合物，增加焊缝脆性，降低寿 命。
常见的焊接缺陷
常见的焊接缺陷 （3）多边化裂纹
又叫高温低塑性裂纹。焊缝凝固后的金属及高温下的近焊


产生钎焊裂纹：氢脆、硫脆引起裂纹或断裂
气孔与夹渣 钎焊渗氮缺陷
常见的焊接缺陷
2.7 接触焊（点焊、滚焊）常见缺陷
对薄壁板材结构件，往往采用接触焊（点焊、滚焊） 的方式连接。其常见缺陷有： （1）裂纹 焊接接头的裂纹按其分布位臵不同，可分为： 结合线裂纹（a）(b) 热影响区裂纹 核心内部裂纹
焊根裂纹
主要发生在使用含氢量较高的焊条和预热温度不足 的情况下，焊缝应力集中处。
常见的焊接缺陷
1.3 再热裂纹
焊接后残余应力是不可避免的，是造成结构几何形状
变形、低应力脆断、应力腐蚀裂纹破坏的主要原因。故焊
后消除应力热处理工艺程序是必不可少的。但对含有Mo、 V、Cr、Ti、等沉淀强化元素的低合金高强度钢，如珠光 体耐热钢、沉淀硬化高温合金钢和一些奥氏体，在消除应 力热处理过程中，会析出沉淀硬化相而造成回火强化，当 塑性不足以适应附加变形时就会在焊接热影响的粗晶区产 生裂纹，而在500-600度敏感区长期工作也会产生裂纹。即 “再热裂纹”。