焊縫結(jié)晶過程ppt課件

1、高高 級級 焊焊 工工 工工 藝藝第四講第四講復(fù)習(xí)舊課復(fù)習(xí)舊課一、填空題一、填空題1.1.超出木材外表連線上的那部分焊縫金屬的最大高度叫超出木材外表連線上的那部分焊縫金屬的最大高度叫_ _ 。2.2.熔焊時，焊件接縫所處的空間位置叫熔焊時，焊件接縫所處的空間位置叫_ _ ，可用，可用_ _ _ _ 和和_ _ 來表示。來表示。3.3.帶鈍邊帶鈍邊V V型焊縫的符號是型焊縫的符號是 ，角焊縫的符號是，角焊縫的符號是 ；表示焊縫；表示焊縫 外表平齊的符號是外表平齊的符號是 ；表示環(huán)繞工件周圍焊縫的符號是；表示環(huán)繞工件周圍焊縫的符號是_ _ 。4.4.焊縫橫截面上的尺寸應(yīng)標(biāo)在根本符號的焊縫橫截面上的

2、尺寸應(yīng)標(biāo)在根本符號的 側(cè)，焊縫長度方向側(cè)，焊縫長度方向 的尺寸應(yīng)標(biāo)在根本符號的的尺寸應(yīng)標(biāo)在根本符號的_ _ 側(cè)，坡口角度、坡口面角度、根側(cè)，坡口角度、坡口面角度、根 部間隙等尺寸均應(yīng)標(biāo)在根本符號的部間隙等尺寸均應(yīng)標(biāo)在根本符號的 側(cè)，一樣焊縫數(shù)量符側(cè)，一樣焊縫數(shù)量符 號應(yīng)標(biāo)在號應(yīng)標(biāo)在 。5.5.焊縫符號普通由焊縫符號普通由 、 、 、 和和 組成。組成。二、選擇題二、選擇題1.1.焊縫傾角為焊縫傾角為0 0焊縫轉(zhuǎn)角為焊縫轉(zhuǎn)角為9090的焊接位置是指的焊接位置是指 ( ) ( )。 A A平焊平焊 B B橫焊橫焊 C C立焊立焊 B B仰焊仰焊2.2.焊縫傾角為焊縫傾角為9090,270,270的

3、焊接位置是指的焊接位置是指 ( ) ( )位置。位置。 A A立焊立焊 B B橫焊橫焊 C C立焊立焊 D D仰焊仰焊3.3.焊縫成形系數(shù)是焊縫成形系數(shù)是 ( ) ( ) 的比值用的比值用表示表示. . A B A B與與H B HH B H與與B C HB C H與與a a 4.( )4.( )符號是表示焊縫外表外形的符號符號是表示焊縫外表外形的符號 A A根本根本 B B輔助輔助 C C補(bǔ)充補(bǔ)充復(fù)習(xí)舊課復(fù)習(xí)舊課模塊一模塊一 焊接根底知識焊接根底知識包括包括課題一課題一課題四課題四課題二課題二課題三課題三焊條、焊絲及母材的熔化焊條、焊絲及母材的熔化1焊接冶金過程焊接冶金過程2焊縫結(jié)晶過程焊縫

4、結(jié)晶過程3焊接熱影響區(qū)的組織和性能焊接熱影響區(qū)的組織和性能4課題二課題二 焊接冶金根底焊接冶金根底控制和改善焊接接頭性能的方法控制和改善焊接接頭性能的方法5課題二課題二 焊接冶金根底焊接冶金根底三、焊縫結(jié)晶過程三、焊縫結(jié)晶過程 焊縫金屬從高溫的液體形狀冷卻至常溫的固體形狀焊縫金屬從高溫的液體形狀冷卻至常溫的固體形狀閱歷了兩次結(jié)晶過程：閱歷了兩次結(jié)晶過程： 1.從液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔嗟囊淮谓Y(jié)晶. 2.在固相焊縫金屬中出現(xiàn)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的二次結(jié)晶.熔池結(jié)晶過程研討目的：熔池結(jié)晶過程研討目的： 1.熔池凝固過程對焊縫金屬的組織、性能具有重熔池凝固過程對焊縫金屬的組織、性能具有重 要影響。要影響。 2.防止氣

5、孔、夾雜、偏析、結(jié)晶裂紋等焊接缺陷防止氣孔、夾雜、偏析、結(jié)晶裂紋等焊接缺陷. 3.防止晶體缺陷影響接頭性能防止晶體缺陷影響接頭性能. 1.定義定義:焊縫金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的凝固過程稱為焊縫金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的凝固過程稱為焊縫金屬的一次結(jié)晶。焊縫金屬的一次結(jié)晶。一、焊縫金屬的一次結(jié)晶一、焊縫金屬的一次結(jié)晶2.根本過程根本過程 1晶核生成晶核生成 2晶核長大晶核長大 1.熔池體熔池體積小、冷積小、冷卻速度大。卻速度大。 2.熔池中的熔池中的金屬處于金屬處于過熱形狀。過熱形狀。 3.溶池在溶池在運(yùn)動形狀運(yùn)動形狀下結(jié)晶。下結(jié)晶。一次結(jié)晶特殊性一次結(jié)晶特殊性二、焊接熔池一次結(jié)晶的特點和形狀二、焊接熔

6、池一次結(jié)晶的特點和形狀 產(chǎn)生淬硬、粒產(chǎn)生淬硬、粒狀晶等組織狀晶等組織金屬燒損嚴(yán)重金屬燒損嚴(yán)重非自發(fā)形核少非自發(fā)形核少隨熱源挪動，熔化和凝固隨熱源挪動，熔化和凝固同時進(jìn)展，攪拌作用有利同時進(jìn)展，攪拌作用有利于得到性能好的焊縫于得到性能好的焊縫1.1.熔池中晶核的構(gòu)成熔池中晶核的構(gòu)成自發(fā)形核自發(fā)形核非自發(fā)形核非自發(fā)形核熔池中的現(xiàn)成外表熔池中的現(xiàn)成外表合金元素或雜質(zhì)的懸浮質(zhì)點。在普通情況下所起作用不大合金元素或雜質(zhì)的懸浮質(zhì)點。在普通情況下所起作用不大熔合區(qū)附近加熱到半熔化形狀的基體金屬晶粒外表。熔合區(qū)附近加熱到半熔化形狀的基體金屬晶粒外表。焊接時，為改善焊縫金屬的性能，經(jīng)過焊接資料參與一定量的焊接時

7、，為改善焊縫金屬的性能，經(jīng)過焊接資料參與一定量的合金元素如鉬、釩、鈦、鈮等，可以作為熔池中非自發(fā)形合金元素如鉬、釩、鈦、鈮等，可以作為熔池中非自發(fā)形核的質(zhì)點，從而使焊縫金屬晶粒細(xì)化。蛻變處置核的質(zhì)點，從而使焊縫金屬晶粒細(xì)化。蛻變處置現(xiàn)成外表現(xiàn)成外表熔池結(jié)晶的普通規(guī)律熔池結(jié)晶的普通規(guī)律1 1以新生的晶核為中心，不斷向焊縫中心生長。但長大的趨勢以新生的晶核為中心，不斷向焊縫中心生長。但長大的趨勢各不一樣，有的不斷長到焊縫中心，有的長到半途而停頓。各不一樣，有的不斷長到焊縫中心，有的長到半途而停頓。2 2在一個晶粒內(nèi)部晶胞具有一樣的方位，稱為在一個晶粒內(nèi)部晶胞具有一樣的方位，稱為“位向。不同的位向。

8、不同的晶粒具有不同的位向，稱為各向異性。因此，在某一個方向晶粒具有不同的位向，稱為各向異性。因此，在某一個方向上的晶粒就最易長大。上的晶粒就最易長大。3 3當(dāng)晶體的最易長大方向與最快散熱的反方向相一致時，可優(yōu)當(dāng)晶體的最易長大方向與最快散熱的反方向相一致時，可優(yōu)先生長，可不斷長至熔池的中心，構(gòu)成粗大的柱狀晶體。先生長，可不斷長至熔池的中心，構(gòu)成粗大的柱狀晶體。4 4有的晶體取向不利于生長，那么晶粒的生長就停頓下來。有的晶體取向不利于生長，那么晶粒的生長就停頓下來。 2.2.熔池中的晶核長大熔池中的晶核長大以上景象闡明焊縫中柱狀晶體的長大是有方向選擇的。以上景象闡明焊縫中柱狀晶體的長大是有方向選擇

9、的。1.1.熔池的結(jié)晶方向和結(jié)晶速度對焊接質(zhì)量有很大的熔池的結(jié)晶方向和結(jié)晶速度對焊接質(zhì)量有很大的影響，特別是對裂紋、夾雜、氣孔等缺陷的構(gòu)成影響，特別是對裂紋、夾雜、氣孔等缺陷的構(gòu)成影響更大。影響更大。2.2.晶粒的生長方向也是垂直晶粒的生長方向也是垂直 于結(jié)晶等溫面的。于結(jié)晶等溫面的。3.3.如下圖，晶粒主軸的成如下圖，晶粒主軸的成 長方向與結(jié)晶等溫面正交，長方向與結(jié)晶等溫面正交， 并且以彎曲的外形向焊縫并且以彎曲的外形向焊縫 中心生長。中心生長。熔池結(jié)晶的線速度熔池結(jié)晶的線速度 2.純金屬的結(jié)晶形狀純金屬的結(jié)晶形狀正的溫度梯度：平面晶，生長緩慢主要正的溫度梯度：平面晶，生長緩慢主要負(fù)的溫度梯

10、度：生長速度快，除主軸外，還有分枝，生成樹枝晶較負(fù)的溫度梯度：生長速度快，除主軸外，還有分枝，生成樹枝晶較少少151.分類分類 結(jié)晶形狀的不同，是由于金屬的純度和散熱條件結(jié)晶形狀的不同，是由于金屬的純度和散熱條件的不同所致。的不同所致。等軸晶（樹枝晶）等軸晶（樹枝晶）樹枝晶樹枝晶晶胞晶胞平面晶平面晶柱狀晶柱狀晶形態(tài)形態(tài)熔池結(jié)晶的形狀熔池結(jié)晶的形狀平面晶，高純度的金屬平面晶，高純度的金屬胞狀晶胞狀晶胞狀樹枝結(jié)晶胞狀樹枝結(jié)晶樹枝狀結(jié)晶樹枝狀結(jié)晶液相的內(nèi)部構(gòu)成的樹枝晶液相的內(nèi)部構(gòu)成的樹枝晶等軸晶等軸晶213.焊縫各部位結(jié)晶形狀的變化焊縫各部位結(jié)晶形狀的變化 焊縫各部位出現(xiàn)不同的結(jié)晶形狀：平面晶、胞狀

11、晶、樹枝焊縫各部位出現(xiàn)不同的結(jié)晶形狀：平面晶、胞狀晶、樹枝狀晶、等軸晶。狀晶、等軸晶。焊縫焊縫 樹枝狀晶樹枝狀晶 熔合區(qū)熔合區(qū) 混晶混晶 熔合區(qū)熔合區(qū) 混晶混晶 HAZ HAZ 粗晶粗晶HAZ HAZ 細(xì)晶細(xì)晶 4.實踐焊縫凝固金屬的組織形狀實踐焊縫凝固金屬的組織形狀 實踐焊縫凝固金屬的組織形狀不實踐焊縫凝固金屬的組織形狀不一定具有上述全部結(jié)晶形狀，普通來一定具有上述全部結(jié)晶形狀，普通來說由柱狀晶和少量等軸晶構(gòu)成。說由柱狀晶和少量等軸晶構(gòu)成。柱狀晶內(nèi)：平面晶、胞狀晶、樹枝狀柱狀晶內(nèi)：平面晶、胞狀晶、樹枝狀晶晶等軸晶內(nèi)：樹枝晶等軸晶內(nèi)：樹枝晶柱狀晶柱狀晶+ +少量等軸晶少量等軸晶24例例1：焊條

12、電弧焊接凝固組織：焊條電弧焊接凝固組織Q235、14MnMoNbB鋼鋼25例例2：埋弧焊接凝固組織：埋弧焊接凝固組織Q235A鋼鋼改善一次結(jié)晶組織措施改善一次結(jié)晶組織措施三、焊縫結(jié)晶過程中的偏析三、焊縫結(jié)晶過程中的偏析 1.偏析的定義偏析的定義 焊縫金屬中化學(xué)成分分布不均勻的景象稱為偏析焊縫金屬中化學(xué)成分分布不均勻的景象稱為偏析2.偏析的產(chǎn)生時間偏析的產(chǎn)生時間 主要產(chǎn)生在一次結(jié)晶時主要產(chǎn)生在一次結(jié)晶時 3.偏析的影響偏析的影響 1偏析的化學(xué)成分分布不均導(dǎo)致性能改動。偏析的化學(xué)成分分布不均導(dǎo)致性能改動。 2產(chǎn)生裂紋、氣孔、夾雜物等焊接缺陷產(chǎn)生裂紋、氣孔、夾雜物等焊接缺陷 4.偏析的分類偏析的分類

13、1顯微偏析顯微偏析熔池一次結(jié)晶時，最先結(jié)晶的結(jié)晶中心金屬最熔池一次結(jié)晶時，最先結(jié)晶的結(jié)晶中心金屬最純，后結(jié)晶部分含其它合金元素和雜質(zhì)略高，最后純，后結(jié)晶部分含其它合金元素和雜質(zhì)略高，最后結(jié)晶部分，即結(jié)晶的外端和前緣所含其它合金元素結(jié)晶部分，即結(jié)晶的外端和前緣所含其它合金元素和雜質(zhì)最高。在一個柱狀晶粒內(nèi)部和晶粒之間的化和雜質(zhì)最高。在一個柱狀晶粒內(nèi)部和晶粒之間的化學(xué)成分分布不均勻景象稱為顯微偏析。學(xué)成分分布不均勻景象稱為顯微偏析。 4.偏析的分類偏析的分類 1顯微偏析顯微偏析 2區(qū)域偏析區(qū)域偏析熔池一次結(jié)晶時，由于柱狀晶體的不斷長大和熔池一次結(jié)晶時，由于柱狀晶體的不斷長大和推移，會把雜質(zhì)推移，會把

14、雜質(zhì)“趕向熔池中心，使熔池中心的雜趕向熔池中心，使熔池中心的雜質(zhì)含量比其它部位多，這種景象稱為區(qū)域偏析。質(zhì)含量比其它部位多，這種景象稱為區(qū)域偏析。 焊縫的斷面外形對區(qū)域偏析的分布影響很大。焊縫的斷面外形對區(qū)域偏析的分布影響很大。窄而深的焊縫，各柱狀晶的交界在其焊縫的中心，窄而深的焊縫，各柱狀晶的交界在其焊縫的中心，因此焊縫中心聚集有較多的雜質(zhì)，見圖因此焊縫中心聚集有較多的雜質(zhì)，見圖1a。這種焊。這種焊縫在其中心部位極易產(chǎn)生熱裂紋。寬而淺的焊縫，縫在其中心部位極易產(chǎn)生熱裂紋。寬而淺的焊縫，雜質(zhì)那么聚集在焊縫的上部，見圖雜質(zhì)那么聚集在焊縫的上部，見圖1b，這種焊縫具，這種焊縫具有較高的抗熱裂才干有

15、較高的抗熱裂才干 4.偏析的分類偏析的分類 1顯微偏析顯微偏析 2區(qū)域偏析區(qū)域偏析 3層狀偏析層狀偏析熔池在一次結(jié)晶的過程中，要不斷地放出結(jié)晶潛熔池在一次結(jié)晶的過程中，要不斷地放出結(jié)晶潛熱，當(dāng)結(jié)晶潛熱到達(dá)一定數(shù)值時，熔池的結(jié)晶就出現(xiàn)熱，當(dāng)結(jié)晶潛熱到達(dá)一定數(shù)值時，熔池的結(jié)晶就出現(xiàn)暫時的停頓。以后隨著熔池的散熱，結(jié)晶又重新開場，暫時的停頓。以后隨著熔池的散熱，結(jié)晶又重新開場，構(gòu)成周期性的結(jié)晶，伴隨著出現(xiàn)結(jié)晶前沿液體金屬中構(gòu)成周期性的結(jié)晶，伴隨著出現(xiàn)結(jié)晶前沿液體金屬中雜質(zhì)濃度的周期變動，產(chǎn)生周期性的偏析稱為層狀偏雜質(zhì)濃度的周期變動，產(chǎn)生周期性的偏析稱為層狀偏析。析。 層狀偏析集中了一些有害元素，因此

16、缺陷往往出層狀偏析集中了一些有害元素，因此缺陷往往出如今層狀偏析中。由層狀偏析所呵斥的氣孔如以下如今層狀偏析中。由層狀偏析所呵斥的氣孔如以下圖。圖。 四、焊縫金屬的二次結(jié)晶四、焊縫金屬的二次結(jié)晶1.定義：定義： 一次結(jié)晶終了后一次結(jié)晶終了后,熔池就轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w的焊縫。高熔池就轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w的焊縫。高溫的焊縫金屬冷卻到室溫時溫的焊縫金屬冷卻到室溫時,要經(jīng)過一系列的組織相要經(jīng)過一系列的組織相變過程變過程,這種相變過程稱為焊縫金屬的二次結(jié)晶。這種相變過程稱為焊縫金屬的二次結(jié)晶。 焊縫金屬的固態(tài)相變過程即為焊縫金屬的二焊縫金屬的固態(tài)相變過程即為焊縫金屬的二次結(jié)晶。次結(jié)晶。 2. 2.低碳鋼焊縫二次結(jié)晶組織性

17、能低碳鋼焊縫二次結(jié)晶組織性能魏魏氏氏組組織織 3. 3.合金鋼焊縫二次結(jié)晶組織性能合金鋼焊縫二次結(jié)晶組織性能1.夾雜物：夾雜物：五、焊縫中的夾雜物五、焊縫中的夾雜物 由焊接冶金反響產(chǎn)生的，焊后殘留在焊縫金屬中的微觀非金屬雜 質(zhì)，稱為夾雜物。 2.夾雜物種類夾雜物種類硫化物硫化物氧化物氧化物氮化物氮化物硫化亞鐵和硫化錳硫化亞鐵和硫化錳二氧化硅、氧化錳、氧化鈦二氧化硅、氧化錳、氧化鈦焊縫中很少出現(xiàn)時效時能焊縫中很少出現(xiàn)時效時能夠出現(xiàn)夠出現(xiàn)Fe4NFe4N析出。析出。1.焊縫金屬的一次結(jié)晶焊縫金屬的一次結(jié)晶2.焊接熔池一次結(jié)晶的特點和形狀焊接熔池一次結(jié)晶的特點和形狀 3.焊縫結(jié)晶過程中的偏析焊縫結(jié)晶

18、過程中的偏析4.焊縫金屬的二次結(jié)晶焊縫金屬的二次結(jié)晶5.焊縫中的夾雜物焊縫中的夾雜物小小 結(jié)結(jié)二熔合區(qū)的化學(xué)不均勻性二熔合區(qū)的化學(xué)不均勻性 整個焊接接頭的薄弱環(huán)節(jié)。易出現(xiàn)缺陷，裂紋等。整個焊接接頭的薄弱環(huán)節(jié)。易出現(xiàn)缺陷，裂紋等。 1 1、熔合區(qū)的構(gòu)成、熔合區(qū)的構(gòu)成 半熔化過渡形狀、熱傳播不均勻、晶粒的傳熱方向不同半熔化過渡形狀、熱傳播不均勻、晶粒的傳熱方向不同 2 2、熔合區(qū)寬度、熔合區(qū)寬度 資料的液資料的液固溫度范圍、被焊資料本身的熱物固溫度范圍、被焊資料本身的熱物理性質(zhì)和組織形狀：理性質(zhì)和組織形狀： YTTTASL被焊金屬的固相線溫度被焊金屬的固相線溫度溫度梯度溫度梯度被焊金屬的液相線溫度被焊金屬的液相線溫度 低合金鋼熔合區(qū)附近的溫度梯度約為低合金鋼熔合區(qū)附近的溫度梯度約為30030080oC/mm80oC