熔焊原理第四章

1、焊接接頭的組織與性能 v熔池的凝固與焊縫金屬的固態(tài)相變?nèi)鄢氐哪膛c焊縫金屬的固態(tài)相變 v焊接熔合區(qū)的特征焊接熔合區(qū)的特征 v焊接熱影響區(qū)焊接熱影響區(qū) 熔池的凝固與焊縫金屬的固態(tài)相變一、熔池凝固的特點 1、熔池的體積小，冷卻速度大，平均冷卻速度約為4100/s。 2、熔池的溫度分布不均勻，從熔池中心到邊緣存在很大的溫度梯度。 3、熔池是在運動的狀態(tài)下結(jié)晶的。熔池液態(tài)金屬流動的總趨勢是從熔池的頭部向尾部流動。 4、焊接熔池凝固以熔化母材為基礎(chǔ)。二、熔池金屬的凝固過程 熔池的凝固與焊縫金屬的固態(tài)相變?nèi)?、焊縫金屬的化學(xué)不均勻性 偏離平衡條件結(jié)晶稱為不平衡結(jié)晶。在不平衡結(jié)晶下得到的焊縫金屬，其化學(xué)成分是

2、不均勻的，即存在偏析。 1、顯微偏析 由于焊接過程冷卻較快，固相內(nèi)的成分來不及擴(kuò)散，于是，把這種先后結(jié)晶而造成的化學(xué)不均勻性被保留下來，便形成了顯微偏析。 2、層狀偏析 由于焊縫金屬化學(xué)成分不均勻形成的，稱為層狀偏析或結(jié)晶偏析。 3、區(qū)域偏析熔池的凝固與焊縫金屬的固態(tài)相變四、焊縫金屬的固態(tài)相變 具有固態(tài)相變的結(jié)構(gòu)鋼焊接時,熔池凝固所得的是一次結(jié)晶組織。在繼續(xù)冷卻過程中一次結(jié)晶組織將發(fā)生組織轉(zhuǎn)變(即固態(tài)相變)，轉(zhuǎn)變后得到的是二次結(jié)晶組織，又稱為固態(tài)相變組織。 1、低碳鋼焊縫的固態(tài)相變組織 低碳鋼的焊縫金屬含碳量較低，高溫奧氏體固態(tài)相變后的組織是鐵素體加少量的珠光體。2、低合金鋼焊縫的固態(tài)相變組織

3、 低合金鋼焊縫固態(tài)相變的情況比低碳鋼復(fù)雜得多，除鐵素體與珠光體轉(zhuǎn)變外，還可能出現(xiàn)貝氏體與馬氏體轉(zhuǎn)變。 熔池的凝固與焊縫金屬的固態(tài)相變（1）鐵素體轉(zhuǎn)變1）先共析鐵素體 3）針狀鐵素體 2）側(cè)板條鐵素體 4）細(xì)晶鐵素體 （2）珠光體的轉(zhuǎn)變 接條件下的固態(tài)相變屬于非平衡相變，一般情況下，低合金鋼焊縫中很少會發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，只有在冷卻速度很低的情況下，才能得到少量的珠光體。 （3）貝氏體的轉(zhuǎn)變 當(dāng)冷卻速度較高或過冷奧低體更穩(wěn)定時，珠光體轉(zhuǎn)變被抑制而出現(xiàn)貝氏體轉(zhuǎn)變。 （4）馬氏體轉(zhuǎn)變 過冷奧氏體保持到Ms點以下，就會發(fā)生無擴(kuò)散型的馬氏體轉(zhuǎn)變。 熔池的凝固與焊縫金屬的固態(tài)相變五、焊縫組織與性能的改善 1、

4、改善焊縫金屬一次組織的措施 （1）焊縫金屬的變質(zhì)處理 在液體金屬中加入少量的合金元素使結(jié)晶過程發(fā)生明顯變化，從而達(dá)到細(xì)化晶粒的方法叫做變質(zhì)處理。 （2）振動結(jié)晶 目前正在研究和發(fā)展的振動結(jié)晶的方法有：低頻機(jī)械振動 、高頻超聲振動 、電磁振動 。熔池的凝固與焊縫金屬的固態(tài)相變（3）調(diào)整焊接工藝參數(shù) 焊接工藝參數(shù)決定了熔池的溫度、形狀、尺寸和冷卻速度，最終直接影響熔池結(jié)晶時晶粒成長的方向、晶粒的形狀和尺寸，并影響焊縫金屬的化學(xué)不均勻性 （4）錘擊坡口或焊道表面 2、改善焊縫金屬二次組織的措施 （1）焊后進(jìn)行熱處理（2）進(jìn)行多層焊 （3）跟蹤回火 焊接熔合區(qū)的特征 在一般條件下，熔合區(qū)通常會成為整個

5、接頭的薄弱環(huán)節(jié)，對接頭質(zhì)量起決定作用，很多接頭失效的起源往往就在熔合區(qū)。一、熔合區(qū)的形成 熔合區(qū)是由于母材坡口表面復(fù)雜的熔化情況形成的。二、熔合區(qū)的不均勻性 1、熔合區(qū)的化學(xué)不均勻性2、熔合區(qū)的物理不均勻性 焊接熱影響區(qū) 一、 焊接熱影響區(qū)的形成及影響因素 1、焊接熱影響區(qū)的形成 焊接過程中，在形成焊縫的同時不可避免地使其附近的母材經(jīng)受了一次特殊的熱處理，形成了一個組織和性能極不均勻的焊接熱影響區(qū)；2、影響焊接熱影響區(qū)組織與性能的主要因素（1）母材自身的冶金特性 （2）母材焊前的狀態(tài) （3）焊接方法及其工藝參數(shù) 焊接熱影響區(qū) 二、焊接熱影響區(qū)固態(tài)相變的特點 1、焊接熱影響區(qū)熱循環(huán)的特點（1）加熱溫度高 （2）加熱速度快 （3）高溫停留時間短 （4）各點的溫度隨時間及熱源的位置而變化 （5）冷卻方式為自然條件下的連續(xù)冷卻 焊接熱影響區(qū)2、焊接熱影響區(qū)的組織轉(zhuǎn)變特點（1）焊接熱影響區(qū)加熱時組織轉(zhuǎn)變的特點 a:使加熱時的相變溫度升高 b:影響奧氏體的均質(zhì)化程度 （2）焊接熱影響區(qū)的CCT圖 三、 焊接熱影響區(qū)的組織 1、過熱區(qū) 2、相變重結(jié)晶區(qū)（正火區(qū)） 3