冷裂紋是焊接生產(chǎn)中較為普遍的一種裂紋，它是在焊后冷卻至較低溫度時(shí)產(chǎn)生的，對(duì)于低合金高強(qiáng)鋼，大約在馬氏體轉(zhuǎn)變溫度附近。冷裂紋形成的三要素分別為鋼種淬硬傾向、焊縫中的氫含量及其分布、焊接接頭應(yīng)力狀態(tài)。

鋼材的淬硬傾向主要取決于其化學(xué)成分和冷卻條件。鋼材的淬硬傾向越大，焊接時(shí)越容易產(chǎn)生冷裂紋。因?yàn)榇阌矁A向越大，意味著焊接受熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生更多的馬氏體組織，而馬氏體變形能力低容易發(fā)生脆性斷裂。而焊接接頭的淬硬傾向，除了化學(xué)成分、冷卻條件之外，還與焊接工藝、結(jié)構(gòu)板厚有關(guān)。

其中，化學(xué)成分對(duì)鋼材淬硬傾向的影響，可以用碳當(dāng)量法[2]粗略估計(jì)，如下：

CE(IIW)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15

例如，對(duì)于厚度小于20mm的鋼板，當(dāng)CE<0.4%時(shí)淬硬傾向不大。

淬硬傾向大的金屬在熱力不平衡的條件下會(huì)形成大量的晶格缺陷，在應(yīng)力和熱力不平衡的條件下，會(huì)形成裂紋源乃至擴(kuò)展形成宏觀裂紋。

如果焊縫和熱影響區(qū)中有氫存在，會(huì)降低其韌性，產(chǎn)生氫脆。而高碳馬氏體淬硬組織對(duì)氫脆敏感性很強(qiáng)，冷裂紋敏感。在焊接中常用熱影響區(qū)的最高硬度來(lái)評(píng)定某些高強(qiáng)鋼的淬硬傾向。

氫是引起高強(qiáng)鋼焊接時(shí)形成冷裂紋的重要因素之一，并且使之具有延遲的特征，通常把氫引起的延遲裂紋稱為“氫致裂紋”或“氫誘發(fā)裂紋”。之所以會(huì)有“延遲”，是因?yàn)闅湓阡撝械臄U(kuò)散、在微觀缺陷處聚集、產(chǎn)生應(yīng)力，直至開(kāi)裂紋都需要一定的時(shí)間。

高強(qiáng)鋼焊接接頭的氫含量越高，裂紋敏感性越大，當(dāng)氫含量大于某一臨界值時(shí)，便會(huì)開(kāi)始出現(xiàn)裂紋，臨界值大小因具體而異。

焊接熱影響區(qū)中氫的濃度足夠高時(shí)，會(huì)其中的馬氏體組織（若有）進(jìn)一步脆化，進(jìn)而形成裂紋。

高強(qiáng)鋼焊接時(shí)冷裂紋的產(chǎn)生不僅取決于鋼的淬硬傾向、氫的有害作用，還取決于焊接接接頭的應(yīng)力狀態(tài)，有時(shí)應(yīng)力狀態(tài)甚至起決定性作用。焊接接頭的熱應(yīng)力（不均勻加熱和冷卻）、相變應(yīng)力（相變時(shí)組織的體積變化）及結(jié)構(gòu)形式、焊接順序等都會(huì)形成拘束力。

上述形成冷裂紋的三要素，各有其內(nèi)在規(guī)律，但又相互影響。總的來(lái)說(shuō)，熱影響區(qū)和焊縫金屬的淬硬傾向是產(chǎn)生裂紋的內(nèi)在因素，而只有當(dāng)鋼中有淬硬組織形成時(shí)，氫才能發(fā)揮其誘發(fā)裂紋的有害作用。