影响高铬铸铁药芯焊丝冷裂纹的因素很多,也很复杂,这里主要讨论高铬铸铁药芯焊丝的化学成分、焊接时的拘束应力或拘束度、氢的有害作用以及焊接条件等(焊接材料、线能量、预热、后热和多层焊等)对冷裂纹敏感性的影响。
(一)高铬铸铁药芯焊丝化学成分的影响
关于化学成分对冷裂纹敏感性的影响,实质上就是对高铬铸铁自保护型耐磨药芯焊丝淬硬倾向的影响。高铬铸铁药芯焊丝的碳当量越高,淬硬倾向越大,即增大冷裂纹的敏感性。
近年采用的低碳和添加多种微量合金元素所开发的低合金焊丝,与已往的碳钢焊丝、碳锰焊丝不同,这类高铬铸铁自保护型耐磨药芯焊丝的焊接热影响区呈低碳贝氏体,低碳马氏体和自回火马氏体,这些组织的硬度虽高,但仍具有较好的韧性。因此,适用于这些高铬焊丝的碳当量Pcm得到广泛的应用。
(二)拘束应力的影响
拘束应力是焊接时产生裂纹的*条件,然而正确地估算焊接拘束应力的大小事十分困难的。由于高铬铸铁药芯焊丝焊接结构得类型很多,如船体、桥梁、球罐、重型机械和压力容器及电站外壳等,而每种结构又有不同的直径、坡口形式和焊缝位置,这些都会在焊接时产生不同的拘束应力,因而就会造成焊接区不同的冷裂倾向。工程上常借助于拘束度来求得拘束应力。一般来讲,板厚越大,则拘束度也越大。
(三)氢的有害影响
氢的有害影响在前面已作了初步的讨论,这里是从焊接接头局部区域由于缺口效应、应力集中、微区应变、微观缺陷(位错、空位等),以及冷却条件等所造成的氢聚集来说明氢的有害作用。
焊接完了的瞬间,可认为焊缝金属中的氢是均匀分布,在冷却过程中,除向高铬铸铁药芯焊丝表面逸出氢之外,还向母材热影响区扩散。然而,这种扩散是不均匀的,常在塑性应变和微观缺陷的部位发生氢的聚集,使这个部位很快达到临界氢浓度。关于焊接区氢浓度聚集及其瞬态分布的测试工作至今尚未解决,目前主要采用有限元分析和借助计算机进行计算。
氢在扩散过程中,由于高铬铸铁药芯焊丝的组织和微观结构得变化,常在熔合区附近发生氢的聚集,造成这个部位某一时间内氢量增高。