異種鋼焊接時(shí)，通?？赡艹霈F(xiàn)下列形式的裂紋。
1. 近縫區(qū)裂紋
大多數(shù)發(fā)生在與具有淬火傾向的高合金馬氏體鋼或一般低、中合金的珠光體鋼焊接時(shí)。近縫區(qū)裂紋形態(tài)為與熔合線平行并與熔合線略有一點(diǎn)距離處所出現(xiàn)的裂紋。
異種鋼焊接接頭熔合區(qū)的裂紋與該部位的成分不均勻性和組織不均勻性有直接關(guān)系。從微觀上看，這里存在著由一種材料A過(guò)渡到另一種材料B（或D）的所有中間成分合金。在母材金屬A、B能形成連續(xù)無(wú)限互熔的場(chǎng)合下（此時(shí)焊縫成分D必屬于A、B的二元固溶體），這些中間成分也都屬于性能良好的固溶合金，通常不會(huì)形成裂紋。若母材金屬A（或B）、D兩種成分構(gòu)成復(fù)雜的相圖，其中存在著導(dǎo)致裂紋的硬脆化合物中間相，或有可能產(chǎn)生易淬火硬化的合金，則在此有萌生裂紋的可能。不過(guò)，若采用良好的工藝措施，使得由焊縫D到母材金屬A（或B）之間的熔合區(qū)過(guò)渡層比較薄，特別是其中的不均勻攪拌層很薄時(shí)，這種有害組成相的幾何尺寸極小或甚至根本不能形成，其危害性就能大大降低甚至消除。上述分析沒(méi)有考慮母材金屬A（或B）與D之間線脹系數(shù)、彈性模量等方面的差異。若這種差異很大，即使過(guò)渡層很薄，出現(xiàn)的溫度差應(yīng)力梯度也很大，不連續(xù)應(yīng)力狀態(tài)嚴(yán)重，這也有可能導(dǎo)致焊后冷卻過(guò)程中出現(xiàn)應(yīng)力裂紋。
近縫區(qū)有可能形成冷裂紋，這是因?yàn)樵诮p區(qū)形成硬脆的馬氏體組織所致，它的比容增大造成組織應(yīng)力加大，導(dǎo)致近縫區(qū)出現(xiàn)微裂紋，在焊接應(yīng)力作用下，微裂紋擴(kuò)展為宏觀裂紋；或者是在淬火鋼焊縫的近縫區(qū)，由于氫從焊縫金屬中擴(kuò)散到近縫區(qū)并使之飽和，產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，增加了近縫區(qū)脆性而發(fā)生氫致裂紋。例如鐵素體不銹鋼-珠光體鋼的焊接接頭，若焊縫金屬為穩(wěn)定的純鐵素體組織，由于鐵素體溶解氫的能力比奧氏體小的多，在溶入高溫熔池中的氫，絕大部分將流向Ac3溫度以上的珠光體鋼焊縫一側(cè)的熱影響區(qū)金屬中，冷卻過(guò)程中就有可能使氫來(lái)不及從淬火區(qū)金屬中析出，形成高度過(guò)飽和，從而增大其發(fā)生氫致裂紋的可能性。
在異種鋼焊接時(shí)，還可能由于熔化金屬中的低熔成分向鄰近的固態(tài)金屬晶界滲透，形成低熔液態(tài)金屬層，從而導(dǎo)致裂紋。例如，用黃銅焊絲釬焊結(jié)構(gòu)鋼接頭或者鋼-銅接頭時(shí)，特別是氣焊的條件下，如果高溫停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，有可能由于黃銅沿著鋼的奧氏體晶界往母材金屬深處滲透，導(dǎo)致母材金屬的晶界產(chǎn)生裂紋，可以將其稱為滲透裂紋。還例如，在焊接碳鋼-奧氏體不銹鋼接頭時(shí)，碳鋼坡口部位母材中的低熔點(diǎn)夾雜物被吸入奧氏體不銹鋼的近縫區(qū)，而引起近縫區(qū)中出現(xiàn)晶間熱裂紋。
2. 焊縫金屬中的熱裂紋
為了使焊接接頭具有良好的塑性，一般希望焊縫金屬為奧氏體組織，而此時(shí)恰恰最易出現(xiàn)焊縫中心裂紋。其形成機(jī)理與奧氏體不銹鋼焊接形成熱裂紋一樣：在焊縫尚未完全結(jié)晶之前，熔池中存在低熔點(diǎn)液膜，在結(jié)晶過(guò)程中，熔池收縮焊縫受拉，低熔點(diǎn)液態(tài)薄膜被破壞又得不到補(bǔ)充，就形成結(jié)晶裂紋。根據(jù)形成裂紋的機(jī)理，按照焊接冶金學(xué)基本規(guī)律進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)出防止形成熱裂紋的焊縫金屬化學(xué)成分，可以通過(guò)研制或選擇焊接材料來(lái)進(jìn)行大幅度調(diào)控，來(lái)避免焊縫熱裂紋的形成；也可以依據(jù)相同或類似成功的工程實(shí)例來(lái)選擇焊接材料。
3. 焊接接頭中殘余應(yīng)力引起的裂紋
異種鋼焊接時(shí)由于兩種母材金屬熱物理性能不同，在不同材料的各個(gè)部分，焊接溫度場(chǎng)分布不對(duì)稱，也可能造成的裂紋。例如，珠光體鋼和奧氏體型不銹鋼在20～600℃溫度范圍內(nèi)線脹系數(shù)為（13.5～14.5）×10-6／℃和（16.5～18.5）×10-6／℃，焊后焊接接頭必然會(huì)出現(xiàn)較大的殘余應(yīng)力，在奧氏體焊縫一側(cè)承受拉應(yīng)力，而在珠光體鋼焊縫一側(cè)承受壓應(yīng)力，即使通過(guò)焊后熱處理也不能改變其應(yīng)力分布的特征，僅僅會(huì)使殘余應(yīng)力重新分布。如果上述異種鋼焊接接頭在高溫下運(yùn)行還會(huì)產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，尤其是在周期性加熱和冷卻的工作條件下服役，焊接接頭又要承受嚴(yán)重的熱交變應(yīng)力，會(huì)在珠光體鋼一側(cè)的熔合區(qū)中產(chǎn)生熱疲勞裂紋，并沿脫碳層擴(kuò)散，導(dǎo)致焊接接頭在短期內(nèi)破壞。
