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【摘 要】 金属材料焊接质量是整个焊接工程中关注的焦点，因此，本文主要就金属材料焊接中的主要缺陷及防治措施进行了分析研究。
【关键词】 金属材料焊接；缺陷；防治措施
一、金属材料焊接中的主要缺陷分析
1、裂缝
1.1 热裂纹
热裂纹是指金属在高温下（从凝固温度范围至A3以上）所产生的裂纹，又称高温裂纹。多发生在焊缝中，也有出现在热影响区的。产生的原因 ：焊接时，熔池的冷却相当快，因此，焊缝金属如果在结晶时化学成分来不及均匀化，容易造成严重的晶内偏析和晶间偏析。偏析的结果是低熔点的共晶物质在结晶过程中以液态层间形式存在，最后凝固在晶界上。这种低熔点杂质在高温时强度很低，抵抗不了焊接过程中的拉伸应力，其液态层间被拉开而形成裂纹。
1.2 冷裂纹
冷裂纹指焊接接头冷却到较低温度时产生的焊接裂纹。冷裂纹与热裂纹的主要区别是：冷裂纹在较低的温度下形成，一般在200～300。C以下形成；冷裂纹不是在焊接过程中产生的，而是在焊后延续一定时间后才产生，如果钢的焊接接头冷却到室温后并在一定时间（几小时、几天，甚至十几天以后）才出现的冷裂纹就称为延迟裂纹。冷裂纹多在焊接热影响区内产生【1】。冷裂纹产生的原因：钢材的淬火倾向、残余应力、焊缝金属和热影响区的扩散氢含量。如果焊缝与热影响区的含氢量比较高，那么焊缝中的氢就会在结晶过程中进行扩散，直至热影响区，而若是这些氢无法逸如，那么它们就会在离熔合线不远的热影响区中聚集；如果被焊材料的淬火倾向较大，焊后冷却下来，在热影响区可能形成马氏体组织，该种组织脆而硬；再加上焊后的焊接残余应力，在上述三个因素的共同作用下，导致了冷裂纹的产生。
1.3 层状撕裂
层状撕裂是冷裂纹的一种特殊形式。主要是由于钢板内存在着分层（沿轧制方向）的夹杂物 在焊接时产生的垂直于轧制方向（板厚方向）的拉伸应力作用下，在钢板中热影响区或稍远的地方，产生“台阶”式，与母材轧制表面平行的层状开裂。产生在T字型、K字型厚板的角焊接接头中。
1.4 再热裂纹
再热裂纹是指一些含有钒、铬、钼、硼等合金元素的低合金高强度钢、耐热钢的焊接接头，再加热过程中发生在热影响区的粗晶区，沿原奥氏体晶界开裂的裂纹，也有称其为消除应力退火裂纹。 再热裂纹起源于焊缝热影响区的粗晶区，具有晶界断裂特征。裂纹大多数发生在应力集中的部位。
2、气孔缺陷
金属材料的焊接过程中，气孔是比较常见的缺陷之一，而气孔缺陷主要是指内部气孔、接头气孔、外表气孔三种。在金属焊接的时候气孔产生气孔的原因有下列机电：没有对焊接部件的坡口位置实施清洁，或是部件焊接位置存在水分或锈迹，亦或是在焊接前对焊条没有进行烘培或焊剂（表1）、焊芯质量不合格等等。除此之外，在焊接过程中低氢型的焊条电弧太长，焊接速度较快也是造成气孔的主要原因之一。气孔缺陷会在一定程度上减少焊接缝的有效面积，并且，过大的气孔还会严重破坏金属构件的强化，对焊缝金属的致密性造成严重影响。
3、夹渣
夹渣是指焊接熔渣残留在焊缝金属中的现象，即在焊缝金属中含有非金属夹杂物，焊件清理不干净、多层多道焊层间药皮清理不干净、焊接过程中药皮脱落在熔池中等；电弧过长、焊接角度部队、焊层过厚、焊接线能量小、焊速快等，导致熔池中熔化的杂质未浮出而熔池凝固。
4、未焊透、未熔合
未焊透、未熔合现阶段出现频率较多的一种问题，如果该问题出现，缝隙就容易存在间断或者是骤然的变化等，将它的强度减弱，还极易出现裂缝等【2】。未焊透指的是在处焊接的时候结构尾部没有全部的熔透的问题；未熔合主要是指焊件和焊缝金属或焊缝层之间出现局部的未熔透现象。
二、加强金属材料焊接中的主要缺陷的防治措施
1、加强对裂纹的防治对策
1.1 热裂纹的防治
首先是选材方面，限制钢材和焊材中，易产生偏析的元素和有害杂质的含量；调节焊缝金属的化学成分，改善组织、细化晶粒，提高塑性，改变有害杂质形态和分布，减少偏析；提高焊条和焊剂的碱度，以减低焊缝中杂质的含量，改善偏析程度。
其次是焊缝工艺方面，选择合理的坡口形式，焊缝成型系数ψ=b/h>1，避免窄而深的“梨形”焊缝，防止柱状晶在焊道中心会合，产生中心偏析形成脆断面；采用多层多道焊，打乱偏析聚集；控制焊接规范。针对每种产生裂纹的具体原因采取相应对策；对已经产生裂纹的焊接接头，制定处理措施，采取刨修等处理。
1.2 冷裂纹的防治
首先是正确地选材，选用碱性低氢型焊条和焊剂，减少焊缝金属中扩散氢的含量；搞好母材和焊材的选择匹配。
其次是焊接工艺方面，选择合理的焊接规范；采取降低焊接残余应力的工艺措施；焊前预热、焊后缓冷、控制层间温度和焊后热处理，是可焊性较差的高强度钢防止冷裂纹行之有效的方法【3】。
1.3 层状撕裂裂纹防治
提高钢板质量，减少钢材中层状夹杂物，从结构设计和焊接工艺方面采取措施，减少板厚方向的焊接拉伸应力，可防止层状撕裂。厚板焊接前，进行板材的超声波和坡口渗透探伤，检查分层夹杂物情况，如有层状夹杂物存在，可设法避开或事先修、磨处理。
1.4 再热裂纹防治及治理措施
首先选材时应注意能引起沉淀析出的碳化物形成元素，尤其是V的含量。其次，热处理时避开再热敏感区，可减少再热裂纹产生的可能性。 最后，尽量减少残余应力和应力集中，提高预热温度，焊后缓冷，降低残余应力。
2、气孔产生的防治及治理措施
为防止气孔的产生，应从母材、焊接材料和焊接工艺等方面采取防治措施。
2.1 在母材方面，应在焊前清除焊件坡口面及两侧的水分、锈、油污及防腐底漆；在焊接材料方面，焊条焊前烘干，对防止气孔的产生十分关键（表1）。一般说，酸性焊条抗气孔性好，要求酸性焊条药皮的含水量不得大于4%。对于低氢型碱性焊条，要求药皮的水分含量不得超过0.1%。气体保护焊时，保护气体的纯度必须符合要求。
2.2 在焊接工艺方面，焊条电弧焊时，焊接电流不能过大否则，焊条发红，药皮提前分解，保护作用将会失去；焊接速度不能太快；对于碱性焊条，要采用短弧进行焊接，防止有害气体侵入；焊前预热可以减慢熔池的冷却速度，有利于气体的浮出；选择正确的焊接规范，在焊接时避免风吹雨打等均能防止气孔产生。
3、夹渣缺陷的预防
防止夹渣缺陷的措施有：选取的坡口尺寸要正确，并对坡口的边缘进行清理，同时选用的电流及焊接速度要合适，运条过程也要适当。如果是多层焊接，对于坡口位置的熔化情况要认真观察，要仔细清理清理每一层的坡口，并做好封焊工作，埋弧焊时要防止焊偏。焊条质量要过关，偏芯现象一定要杜绝。
4、未焊透、未熔合的防治
正确选择坡口形式和装配间隙，并清除掉坡口两侧和焊层间的污物及熔渣；选用适当的焊接电流和焊接速度；运条时，应随时注意调整焊条的角度，特别是遇到磁偏吹和焊条偏心时，更要注意调整焊条角度，以使焊缝金属和母材金属得到充分熔合。
正确选用坡口和适当加大焊接电流，提高焊接线能量；坡口清理干净，正确操作，防止焊偏等；焊接速度适当，不能过快；熟练操作技能，焊条（枪）角度正确；加强练习，提高操作技术，焊工责任心强；针对不同的母材、焊材，制定处理不同位置未熔合缺陷相应的措施并执行。
结束语：总之，金属材料的焊接质量是至关重要的，在具体的工作中，需要及时发现在金属材料焊接中存在的缺陷，并针对该缺陷提出有效的解决措施，从而更好地提高金属材料的焊接质量。
参考文献：
[1]刘聪. 金属材料焊接中的缺陷及防治措施[J]. 電子制作，2012，12：228.
[2]于清峻. 探析金属材料焊接成型中的主要缺陷及控制措施[J]. 科技创新与应用，2013，11：82-83.
[3]陈城洋. 金属材料焊接中的主要缺陷及对策分析[J]. 无线互联科技，2013，11：90.
【关键词】 金属材料焊接；缺陷；防治措施
一、金属材料焊接中的主要缺陷分析
1、裂缝
1.1 热裂纹
热裂纹是指金属在高温下（从凝固温度范围至A3以上）所产生的裂纹，又称高温裂纹。多发生在焊缝中，也有出现在热影响区的。产生的原因 ：焊接时，熔池的冷却相当快，因此，焊缝金属如果在结晶时化学成分来不及均匀化，容易造成严重的晶内偏析和晶间偏析。偏析的结果是低熔点的共晶物质在结晶过程中以液态层间形式存在，最后凝固在晶界上。这种低熔点杂质在高温时强度很低，抵抗不了焊接过程中的拉伸应力，其液态层间被拉开而形成裂纹。
1.2 冷裂纹
冷裂纹指焊接接头冷却到较低温度时产生的焊接裂纹。冷裂纹与热裂纹的主要区别是：冷裂纹在较低的温度下形成，一般在200～300。C以下形成；冷裂纹不是在焊接过程中产生的，而是在焊后延续一定时间后才产生，如果钢的焊接接头冷却到室温后并在一定时间（几小时、几天，甚至十几天以后）才出现的冷裂纹就称为延迟裂纹。冷裂纹多在焊接热影响区内产生【1】。冷裂纹产生的原因：钢材的淬火倾向、残余应力、焊缝金属和热影响区的扩散氢含量。如果焊缝与热影响区的含氢量比较高，那么焊缝中的氢就会在结晶过程中进行扩散，直至热影响区，而若是这些氢无法逸如，那么它们就会在离熔合线不远的热影响区中聚集；如果被焊材料的淬火倾向较大，焊后冷却下来，在热影响区可能形成马氏体组织，该种组织脆而硬；再加上焊后的焊接残余应力，在上述三个因素的共同作用下，导致了冷裂纹的产生。
1.3 层状撕裂
层状撕裂是冷裂纹的一种特殊形式。主要是由于钢板内存在着分层（沿轧制方向）的夹杂物 在焊接时产生的垂直于轧制方向（板厚方向）的拉伸应力作用下，在钢板中热影响区或稍远的地方，产生“台阶”式，与母材轧制表面平行的层状开裂。产生在T字型、K字型厚板的角焊接接头中。
1.4 再热裂纹
再热裂纹是指一些含有钒、铬、钼、硼等合金元素的低合金高强度钢、耐热钢的焊接接头，再加热过程中发生在热影响区的粗晶区，沿原奥氏体晶界开裂的裂纹，也有称其为消除应力退火裂纹。 再热裂纹起源于焊缝热影响区的粗晶区，具有晶界断裂特征。裂纹大多数发生在应力集中的部位。
2、气孔缺陷
金属材料的焊接过程中，气孔是比较常见的缺陷之一，而气孔缺陷主要是指内部气孔、接头气孔、外表气孔三种。在金属焊接的时候气孔产生气孔的原因有下列机电：没有对焊接部件的坡口位置实施清洁，或是部件焊接位置存在水分或锈迹，亦或是在焊接前对焊条没有进行烘培或焊剂（表1）、焊芯质量不合格等等。除此之外，在焊接过程中低氢型的焊条电弧太长，焊接速度较快也是造成气孔的主要原因之一。气孔缺陷会在一定程度上减少焊接缝的有效面积，并且，过大的气孔还会严重破坏金属构件的强化，对焊缝金属的致密性造成严重影响。
3、夹渣
夹渣是指焊接熔渣残留在焊缝金属中的现象，即在焊缝金属中含有非金属夹杂物，焊件清理不干净、多层多道焊层间药皮清理不干净、焊接过程中药皮脱落在熔池中等；电弧过长、焊接角度部队、焊层过厚、焊接线能量小、焊速快等，导致熔池中熔化的杂质未浮出而熔池凝固。
4、未焊透、未熔合
未焊透、未熔合现阶段出现频率较多的一种问题，如果该问题出现，缝隙就容易存在间断或者是骤然的变化等，将它的强度减弱，还极易出现裂缝等【2】。未焊透指的是在处焊接的时候结构尾部没有全部的熔透的问题；未熔合主要是指焊件和焊缝金属或焊缝层之间出现局部的未熔透现象。
二、加强金属材料焊接中的主要缺陷的防治措施
1、加强对裂纹的防治对策
1.1 热裂纹的防治
首先是选材方面，限制钢材和焊材中，易产生偏析的元素和有害杂质的含量；调节焊缝金属的化学成分，改善组织、细化晶粒，提高塑性，改变有害杂质形态和分布，减少偏析；提高焊条和焊剂的碱度，以减低焊缝中杂质的含量，改善偏析程度。
其次是焊缝工艺方面，选择合理的坡口形式，焊缝成型系数ψ=b/h>1，避免窄而深的“梨形”焊缝，防止柱状晶在焊道中心会合，产生中心偏析形成脆断面；采用多层多道焊，打乱偏析聚集；控制焊接规范。针对每种产生裂纹的具体原因采取相应对策；对已经产生裂纹的焊接接头，制定处理措施，采取刨修等处理。
1.2 冷裂纹的防治
首先是正确地选材，选用碱性低氢型焊条和焊剂，减少焊缝金属中扩散氢的含量；搞好母材和焊材的选择匹配。
其次是焊接工艺方面，选择合理的焊接规范；采取降低焊接残余应力的工艺措施；焊前预热、焊后缓冷、控制层间温度和焊后热处理，是可焊性较差的高强度钢防止冷裂纹行之有效的方法【3】。
1.3 层状撕裂裂纹防治
提高钢板质量，减少钢材中层状夹杂物，从结构设计和焊接工艺方面采取措施，减少板厚方向的焊接拉伸应力，可防止层状撕裂。厚板焊接前，进行板材的超声波和坡口渗透探伤，检查分层夹杂物情况，如有层状夹杂物存在，可设法避开或事先修、磨处理。
1.4 再热裂纹防治及治理措施
首先选材时应注意能引起沉淀析出的碳化物形成元素，尤其是V的含量。其次，热处理时避开再热敏感区，可减少再热裂纹产生的可能性。 最后，尽量减少残余应力和应力集中，提高预热温度，焊后缓冷，降低残余应力。
2、气孔产生的防治及治理措施
为防止气孔的产生，应从母材、焊接材料和焊接工艺等方面采取防治措施。
2.1 在母材方面，应在焊前清除焊件坡口面及两侧的水分、锈、油污及防腐底漆；在焊接材料方面，焊条焊前烘干，对防止气孔的产生十分关键（表1）。一般说，酸性焊条抗气孔性好，要求酸性焊条药皮的含水量不得大于4%。对于低氢型碱性焊条，要求药皮的水分含量不得超过0.1%。气体保护焊时，保护气体的纯度必须符合要求。
2.2 在焊接工艺方面，焊条电弧焊时，焊接电流不能过大否则，焊条发红，药皮提前分解，保护作用将会失去；焊接速度不能太快；对于碱性焊条，要采用短弧进行焊接，防止有害气体侵入；焊前预热可以减慢熔池的冷却速度，有利于气体的浮出；选择正确的焊接规范，在焊接时避免风吹雨打等均能防止气孔产生。
3、夹渣缺陷的预防
防止夹渣缺陷的措施有：选取的坡口尺寸要正确，并对坡口的边缘进行清理，同时选用的电流及焊接速度要合适，运条过程也要适当。如果是多层焊接，对于坡口位置的熔化情况要认真观察，要仔细清理清理每一层的坡口，并做好封焊工作，埋弧焊时要防止焊偏。焊条质量要过关，偏芯现象一定要杜绝。
4、未焊透、未熔合的防治
正确选择坡口形式和装配间隙，并清除掉坡口两侧和焊层间的污物及熔渣；选用适当的焊接电流和焊接速度；运条时，应随时注意调整焊条的角度，特别是遇到磁偏吹和焊条偏心时，更要注意调整焊条角度，以使焊缝金属和母材金属得到充分熔合。
正确选用坡口和适当加大焊接电流，提高焊接线能量；坡口清理干净，正确操作，防止焊偏等；焊接速度适当，不能过快；熟练操作技能，焊条（枪）角度正确；加强练习，提高操作技术，焊工责任心强；针对不同的母材、焊材，制定处理不同位置未熔合缺陷相应的措施并执行。
结束语：总之，金属材料的焊接质量是至关重要的，在具体的工作中，需要及时发现在金属材料焊接中存在的缺陷，并针对该缺陷提出有效的解决措施，从而更好地提高金属材料的焊接质量。
参考文献：
[1]刘聪. 金属材料焊接中的缺陷及防治措施[J]. 電子制作，2012，12：228.
[2]于清峻. 探析金属材料焊接成型中的主要缺陷及控制措施[J]. 科技创新与应用，2013，11：82-83.
[3]陈城洋. 金属材料焊接中的主要缺陷及对策分析[J]. 无线互联科技，2013，11：90.