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熱裂紋是在焊接過(guò)程的高溫下產(chǎn)生的，又稱(chēng)高溫裂紋。熱裂紋一般出現(xiàn)在焊縫，有時(shí)也出現(xiàn)在熱影響區(qū)，可產(chǎn)生在材料內(nèi)部，也可產(chǎn)生在材料表面，是焊接中必須避免的一種缺陷。

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熱裂紋的微觀特征是沿奧氏體晶界開(kāi)裂。根據(jù)裂紋的形態(tài)、溫度區(qū)間和主要成因，熱裂紋可分為結(jié)晶裂紋、液化裂紋和多邊化裂紋。

材料結(jié)晶溫度區(qū)間隨著合金元素含量的增加而擴(kuò)大，同時(shí)脆性溫度區(qū)的范圍也增大，因此熱裂紋（此處主要指結(jié)晶裂紋）的敏感性也是增加的。

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裂紋的產(chǎn)生取決于材料本身在凝固過(guò)程中的變形能力。焊縫的凝固要經(jīng)歷從液-固態(tài)（液相為主）、到固-液態(tài)（固相為主）再到完全凝固的轉(zhuǎn)變。

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凝固時(shí)先結(jié)晶的部分較純，后結(jié)晶的部分含雜質(zhì)和合金元素較多，這種結(jié)晶偏析造成焊縫金屬化學(xué)成分的不均勻性。

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在凝固中后期，雜質(zhì)會(huì)被不斷排斥到晶界處或焊縫中心處。在已經(jīng)凝固的晶粒相對(duì)較多時(shí)，這些殘存在在晶界處的低熔相尚未凝固，并呈液膜狀態(tài)散布在晶粒表面，割斷了晶粒的一些聯(lián)系。在冷卻收縮引起的拉應(yīng)力作用下，液膜承受不了這種拉應(yīng)力，就在晶粒邊界處分離形成了（結(jié)晶）裂紋。

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雜質(zhì)或合金元素對(duì)材料熱裂紋敏感性的影響可以用下面兩個(gè)式子^[1]判斷：

其中，C極易發(fā)生偏析，和其他元素形成低熔共晶，是加劇熱裂紋傾向的主要元素；S、P也極易引起結(jié)晶偏析，同時(shí)S、P還能形成多種低熔物；Mn具有脫硫作用，能改善硫化物的分布形態(tài)，能降低結(jié)晶裂紋傾向；Si是鐵素體形成元素，少量Si有利于提高抗裂性能，但當(dāng)Si>0.4%時(shí)，會(huì)形成硅酸鹽夾雜物降低抗裂性能；Ni與Ni₃S₂共晶熔點(diǎn)僅645℃，會(huì)引起熱裂紋；而Ti、Zr、RE等稀土元素能形成高熔點(diǎn)的硫化物，對(duì)于消除結(jié)晶裂紋有利。

焊縫一次結(jié)晶組織的晶粒度越粗大，結(jié)晶方向性越強(qiáng)，越容易促進(jìn)雜質(zhì)偏析，在結(jié)晶后容易形成連續(xù)的液態(tài)共晶膜，增加熱裂紋的傾向。在焊縫或母材中加入一些細(xì)化晶粒元素，如Mo、V、Ti、Nb、Zr、Al、RE等，一方面使晶粒細(xì)化，增加晶界面積，減少雜質(zhì)集中；另一方面可以打亂柱狀晶的結(jié)晶方向，破壞液態(tài)膜的連續(xù)性，從而提高抗裂性能。

如果一次結(jié)晶組織是與結(jié)晶主軸方向大體一致的單相奧氏體γ，結(jié)晶裂紋傾向就很大。如果一次結(jié)晶組織為鐵素體δ，或γ+δ同時(shí)存在的雙相組織，結(jié)晶裂紋傾向就能減小。

在脆性溫度區(qū)材料的低塑性或脆化只是形成熱裂紋的條件之一，如無(wú)拉伸應(yīng)力引起的應(yīng)變并達(dá)到一定應(yīng)變量，也不會(huì)產(chǎn)生裂紋。這些應(yīng)力主要是由于焊接的不均勻加熱和冷卻過(guò)程而引起的，如熱應(yīng)力、組織應(yīng)力和拘束應(yīng)力等。

上面討論了熱裂紋成因，那么其防止措施也是顯而易見(jiàn)的，主要包括：

1）、控制C、S、P等有害雜質(zhì)元素；通過(guò)焊材過(guò)渡Mn、Ti、Zr等元素，克服S的不良作用。

2）、重要的焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)采用堿性焊條或焊劑，因?yàn)樗鼈兙哂休^強(qiáng)的脫硫能力。

3）、在焊縫金屬或母材（選材）中加入細(xì)化晶粒的元素，可以提高抗裂性，也可以提高抗腐蝕性。

4）、控制焊縫形狀

表面堆焊和熔深較淺的對(duì)接焊縫抗裂性好，而熔深較大的對(duì)接焊縫和角焊縫抗裂性較差，因?yàn)楹竺鎯烧吆缚p的收縮應(yīng)力基本垂直于雜質(zhì)聚集的結(jié)晶界面，熱裂紋傾向較大。

5）、冷卻速度過(guò)快會(huì)使焊縫金屬的應(yīng)變速率增大（材料塑性變形跟不上），容易產(chǎn)生裂紋，為此應(yīng)采用緩冷措施，而預(yù)熱能減慢冷卻速度。另外，不可通過(guò)提高焊接熱輸入來(lái)達(dá)到緩冷，因?yàn)楹附訜彷斎脒^(guò)大會(huì)促使晶粒長(zhǎng)大，增加偏析傾向，適得其反。

6）、降低接頭的剛度和拘束度，具體措施有設(shè)計(jì)上減小結(jié)構(gòu)厚度，合理布置焊縫，合理安排裝配、焊接順序等。

7）、對(duì)于厚板焊接，可采用多層焊，裂紋傾向比單層焊有所緩和，但應(yīng)注意控制各層的熔深。另外，避免焊接接頭處的應(yīng)力集中（如錯(cuò)邊、咬肉、未焊透等缺欠引起的應(yīng)力集中），也是降低裂紋傾向的有效辦法。