弧坑裂纹是在焊缝结晶、凝固冷却过程中产生的热裂纹,裂纹表面有氧化色彩,通常沿焊缝纵向分布,属于纵向裂纹。弧坑裂纹的产生主要是在合金元素的偏析和焊接拉应力的共同作用下形成。
焊接过程中,在焊接热循环峰值温度作用下,母材的近缝区金属和焊缝金属在结晶过程中,先结晶的是比较纯的金属,而由于S、P、Si 等杂质形成的低熔点共晶物就会被不断生长的柱状晶推向晶界并在晶界聚集。在液态焊缝已经凝固时,形成的低熔点共晶由于熔点较低认为凝固,就会在晶界间形成了一层液体夹层“液态薄膜”。在液态薄膜的作用下,晶粒与晶粒之间的结合力变弱,在受到拉应力时晶体间的缝隙增大,而低熔点共晶液体难以填充扩大的缝隙,形成了裂纹。
在定位焊的弧坑处,加热时间短,保护效果差,焊接冶金反应短促,焊缝金属填充不足,杂质多,形成了较多的低熔点共晶杂质,偏析严重。
焊缝金属在凝固结晶过程中,液态金属变成固态,体积要缩小,凝固后的焊缝金属在冷却过程也会产生收缩,而焊缝周围金属就会阻碍这种收缩,焊缝就会受到一定的拉应力的作用。在焊缝金属刚结晶时,由于液体金属较多,流动性好,可以再晶粒间自由流动,不会产生裂纹。在焊缝结晶后期,液体金属较少和低熔点杂质的共同作用易产生裂纹。
定位焊中由于焊接收弧时电流突然降低甚至熄灭,熔池中心凝固过快,焊缝金属填充不足,周围金属收缩产生拉应力。综上所述,定位焊弧坑处裂纹主要由于杂质元素形成的低熔点共晶和收缩拉应力共同作用产生 。