低合金结构钢由于含有一定量的合金元素，且碳、硫等有害元素的含量较低，其热裂纹敏感性比普通碳钢低得多。但如果采用较高的热输入焊接时，因熔池尺寸较大，柱状晶体发达，晶间偏析较严重，在低合金钢焊接接头中也会出现各种形式的热裂纹，包括结晶裂纹、液化裂纹和高温低塑性裂纹。

图6-37 焊缝结晶裂纹的分布形式及形成部位

1—焊缝中央（纵向） 2—焊缝金属柱状晶之间 3—焊接熔合区

1.结晶裂纹

结晶裂纹是在焊接熔池结晶后期，液、固相并存的温度区间，由于晶间偏析和收缩应变的共同作用，沿初次结晶晶界形成的裂纹。它们多半分布在焊缝中心的偏析区，或在柱状晶体之间，如图6-37所示。

2.液化裂纹

液化裂纹是在接头近缝区和多层焊缝层间重熔区，晶粒间的低熔点偏析相在电弧热作用下熔化和重新分布，并在焊接收缩应变作用下产生的晶间开裂。这种裂纹起源于紧靠熔合线的母材过热区，并沿粗大的奥氏体晶界扩展。有时它会与焊缝金属柱状晶边界连通，成为结晶裂纹的一部分。在低合金钢焊接接头中，液化裂纹的形成部位如图6-38所示。

3.高温低塑性裂纹

这种裂纹是在焊接熔池凝固后继续冷却时，焊缝金属二次结晶多边化与收缩应变的相互作用下，塑性急剧下降，最终导致晶间开裂。其大多产生于纯净度较低，二次晶界物理不均匀性较严重的低合金高强度钢接头中。

4.合金元素对热裂纹敏感性的影响

低合金钢含有众多的合金元素，它们对焊接热裂倾向有一定的影响，在某些低合金钢中，甚至会产生决定性的作用。在常用的合金元素中，Mn、Mo、W和V能提高焊缝金属的抗热裂性，Ti、Nb、Si和Cu则降低抗热裂性，而Cr和B对钢的抗热裂性几乎没有影响。(www.daowen.com)

图6-38 低合金钢焊接接头近缝区液化裂纹的形成部位

焊缝金属中加入合金元素Mn，可抑制硫的有害作用。它与硫可结合成熔点较高的（1620℃）MnS，取代了可能促使热裂纹形成的低熔点（983℃）FeS共晶。增加Mn含量，还能缩小Fe-C二元合金的结晶温度区间，并使硫化物从薄片状变成球形。

焊缝金属的Mn/Si含量比，对热裂倾向也有一定的影响。当Mn/Si＜2时，就可能出现热裂纹。当Mn/Si含量比大于3时，热裂纹就不易形成。焊缝金属中Mo和V等合金元素可缩小γ相区，减小S、P的偏析程度，还可细化初次结晶，增大晶界面积而降低了杂质密集的程度。同时，它们还能减少硫化物夹杂。因此含Mn、Mo、V等合金元素的低合金钢具有较高的抗热裂性。

在低合金钢中，Ni的作用与C相似，是奥氏体化形成元素。它扩大了γ相区，降低S、P的溶解度，促使偏析程度加大，使硫化物易呈膜状分布于树枝状晶界，因此Ni提高了钢的热裂倾向。钢中w（Ni）超过1.5％，其作用已较为明显。

低合金钢中的微量合金元素Nb和Ti，对钢的热裂倾向也有较大的影响。Nb和Ti能与C形成低熔点共晶NbC和TiC，从而扩大了钢的高温脆性温度区间。钢中w（Nb）超过0.035％，就可能明显增加焊缝金属的热裂倾向。

在低合金钢中，S和P有害杂质对热裂倾向的影响取决于钢中的C含量和合金元素的种类及含量。在含镍的低合金钢中，S和P的影响更为严重，w（S＋P）超过0.03％，就能显著地提高低合金镍钢的热裂倾向。

低合金钢中各种合金元素对热裂倾向的综合影响，可以用结晶温度（T_r）和临界开裂应变速度（v_c）来表征，T_r越大，v_c越低，则钢材的热裂倾向越高。

根据式（6-19）和式（6-20）计算得出几种我国常用低合金钢热裂纹敏感程度的排列次序是：19Mn5（德国钢号）、Q345、13MnNiMoNbR和Q420，即19Mn5低合金钢的热裂纹敏感性最大，Q420低合金钢的热裂纹敏感性最小。