冷裂紋是螺柱焊接生產(chǎn)中常見(jiàn)的裂紋類型。它們發(fā)生在焊接后冷卻到較低溫度時(shí)。對(duì)于低合金高強(qiáng)度鋼，它們?cè)隈R氏體轉(zhuǎn)變溫度附近。冷裂紋形成的三個(gè)因素是鋼種的硬化傾向、焊縫中的氫含量及其分布、焊接接頭的應(yīng)力狀態(tài)。

1、硬化傾向

鋼的硬化傾向主要取決于其化學(xué)成分和冷卻條件。鋼的硬化傾向越大，焊接時(shí)越容易產(chǎn)生冷裂紋。因?yàn)橛不瘍A向越大，意味著在焊接加熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生更多的馬氏體組織，而馬氏體的低變形能力則容易發(fā)生脆性斷裂。除了化學(xué)成分和冷卻條件外，焊接接頭的硬化傾向還與焊接工藝和結(jié)構(gòu)板厚度有關(guān)。

高硬化傾向的金屬在熱不平衡的情況下會(huì)形成大量的晶格缺陷。在應(yīng)力和熱不平衡的情況下，會(huì)形成裂紋源，甚至擴(kuò)大形成宏觀裂紋。

如果焊縫和熱影響區(qū)有氫，會(huì)降低其韌性，引起氫脆。高碳馬氏體硬化顯微組織對(duì)氫脆和冷裂紋高度敏感。焊接中常用熱影響區(qū)的最高硬度來(lái)評(píng)價(jià)一些高強(qiáng)度鋼的硬化傾向。

2、氫

氫是引起高強(qiáng)鋼焊接過(guò)程中冷裂紋形成的重要因素之一，并使其具有延遲特性。由氫引起的延遲裂紋通常稱為“氫致開(kāi)裂”或“氫致開(kāi)裂”。“延遲”的原因是氫在鋼中擴(kuò)散、在微觀缺陷處積聚、產(chǎn)生應(yīng)力、開(kāi)裂需要一定的時(shí)間。

高強(qiáng)度鋼焊接接頭的氫含量越高，裂紋敏感性越大。當(dāng)氫含量大于某個(gè)臨界值時(shí)，就會(huì)開(kāi)始出現(xiàn)裂紋，而且臨界值因情況而異。

當(dāng)焊接熱影響區(qū)的氫濃度足夠高時(shí)，其中的馬氏體組織（如果有的話）會(huì)進(jìn)一步脆化，從而形成裂紋。

3、應(yīng)力狀態(tài)

高強(qiáng)鋼焊接時(shí)冷裂紋的產(chǎn)生不僅取決于鋼的硬化傾向和氫的有害作用，還取決于焊接接頭的應(yīng)力狀態(tài)。有時(shí)壓力狀態(tài)甚至起著決定性的作用。焊接接頭的熱應(yīng)力（不均勻加熱和冷卻）、相變應(yīng)力（相變過(guò)程中結(jié)構(gòu)的體積變化）、結(jié)構(gòu)形式、焊接順序都會(huì)形成結(jié)合力。

以上三種形成冷裂紋的因素都有各自的內(nèi)在規(guī)律，但也相互影響。一般來(lái)說(shuō)，熱影響區(qū)和焊縫金屬的硬化傾向是裂紋產(chǎn)生的內(nèi)在因素，只有在鋼中形成硬化組織時(shí)，氫才能在誘發(fā)裂紋中發(fā)揮不利作用。