可知,氢在铁中的溶解度随温度变化很大,并在凝固点发生突变。由于熔池很快由液态凝固,多余的氢来不及逸出,结果就以过饱和状态存在于焊缝中。Р图4.9 氢在铁中的溶解度与温度的关系Р6Р43Р2)氢在焊接区的浓度扩散?焊缝中过饱和状态的氢处于不稳定状态,在含量差的作用下会自发地向周围热影响区和大气中扩散。这种浓度扩散的速度与温度有关。?温度很高时,氢很快从焊接接头扩散出去;温度很低时,氢的活动受抑制,因此都不会产生冷裂纹。?只有在一定温度区间(约-100℃~100℃)氢的作用才显著,如果同时有敏感组织和应力存在,就会产生冷裂纹。?在预热条件下焊接时,由于在冷裂纹敏感温度区间之上停留时间(t100)较长,大部分氢已在高温下从焊接区逸出,降至较低温度时,残留的扩散氢己不足以引起冷裂纹,这就是预热可防止冷裂纹的原因之一。Р7Р43Р3)氢的组织诱导扩散?氢在不同组织中的溶解和扩散能力是不同的,见图5-16。?在γ中氢具有较大的溶解度,但扩散系数较小;在α中氢却具有较小的溶解度和较大的扩散系数。Р图4.10 氢在钢中的溶解度[H]与扩散系数D随温度的变化Р8Р43Р在焊接过程中,氢原子从焊缝向焊接热影响区扩散的情况如图4.11所示。?通常焊接高强度钢时焊缝金属的含碳量总是控制在低于母材,因此焊缝金属在较高温度(TAF)下就产生相变,即原A分解为F和P。Р图4.11 高强度钢HAZ延迟裂纹形成过程(箭头表示原子氢扩散方向)?TAF——焊缝A体相变等温面,TAM——热影响区A体相变等温面,a、b——熔合线Р9Р43Р4)氢的应力诱导扩散?氢在金属中的扩散还受到应力状态的影响,它有向三向拉应力区扩散的趋势。常在应力集中或缺口等有塑性应变的部位产生氢的局部聚集,使该处最早达到氢的临界含量,这就是氢的应力诱导扩散现象。应力梯度愈大,氢扩散的驱动力也愈大,也即应力对氢的诱导扩散作用愈大。Р10Р43
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