第四章 焊接接頭的組織與性能

1、3 3焊接方法的分類(lèi)焊接方法的分類(lèi) (按焊接過(guò)程特點(diǎn)按焊接過(guò)程特點(diǎn)) 壓壓 力力 焊焊摩擦焊摩擦焊超聲波焊超聲波焊爆炸焊爆炸焊擴(kuò)散焊擴(kuò)散焊高頻焊高頻焊釬釬 焊焊軟釬焊軟釬焊硬釬焊硬釬焊熔熔化化焊焊電弧焊電弧焊電渣焊電渣焊等離子弧焊等離子弧焊電子束焊電子束焊激光焊激光焊手弧焊手弧焊氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊埋弧焊埋弧焊電阻焊電阻焊3.1 3.1 熔化焊熔化焊: :熔焊是指焊接過(guò)程中將工件接頭加熱至熔化狀態(tài)，不加壓熔焊是指焊接過(guò)程中將工件接頭加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法。是最基本的焊接方法，在焊接生產(chǎn)中占力完成焊接的方法。是最基本的焊接方法，在焊接生產(chǎn)中占主導(dǎo)地位，常見(jiàn)的熔焊方法有氣焊、電弧焊

2、、電渣焊等。主導(dǎo)地位，常見(jiàn)的熔焊方法有氣焊、電弧焊、電渣焊等。3.2 3.2 壓力焊：壓力焊：壓焊是指焊接過(guò)程中對(duì)工件施加壓力（加熱或不加熱）完壓焊是指焊接過(guò)程中對(duì)工件施加壓力（加熱或不加熱）完成焊接的方法。壓焊只適用于塑性較好的金屬材料的焊接，成焊接的方法。壓焊只適用于塑性較好的金屬材料的焊接，常見(jiàn)的壓焊方法有電阻焊、摩擦焊等。常見(jiàn)的壓焊方法有電阻焊、摩擦焊等。3.3 3.3 釬焊釬焊釬焊是將比母材（被焊接的材料的總稱(chēng)）熔點(diǎn)低的填充金屬釬焊是將比母材（被焊接的材料的總稱(chēng)）熔點(diǎn)低的填充金屬（釬料）熔化之后填充工件接頭間隙，并與固態(tài)母材相互擴(kuò)散（釬料）熔化之后填充工件接頭間隙，并與固態(tài)母材相互擴(kuò)

3、散實(shí)現(xiàn)連接的焊接方法，常見(jiàn)的釬焊方法有軟釬焊和硬釬焊。實(shí)現(xiàn)連接的焊接方法，常見(jiàn)的釬焊方法有軟釬焊和硬釬焊。3 3焊接方法的分類(lèi)焊接方法的分類(lèi) (按焊接過(guò)程特點(diǎn)按焊接過(guò)程特點(diǎn)) 1.1.定義：利用焊接熱源將被焊金屬的連接處局部定義：利用焊接熱源將被焊金屬的連接處局部加熱加熱到到熔化熔化狀態(tài)，通過(guò)狀態(tài)，通過(guò)冷卻結(jié)晶冷卻結(jié)晶過(guò)程把被焊金屬連接起來(lái)。過(guò)程把被焊金屬連接起來(lái)。2.2.冶金特點(diǎn)：冶金特點(diǎn)：1 1）焊接熱源和熔池溫度高）焊接熱源和熔池溫度高, ,使金屬元素蒸發(fā)、燒損嚴(yán)重，使金屬元素蒸發(fā)、燒損嚴(yán)重，同時(shí)氣體分解為原子狀態(tài)，物理化學(xué)反應(yīng)劇烈；同時(shí)氣體分解為原子狀態(tài)，物理化學(xué)反應(yīng)劇烈；空氣中的氧、

4、氮空氣中的氧、氮; ;空氣中的水汽；空氣中的水汽；工件表面的銹、油和工件表面的銹、油和水水焊縫中氣體含量增多，焊縫中氣體含量增多，產(chǎn)生氣孔等缺陷，降低產(chǎn)生氣孔等缺陷，降低焊縫的性能。焊縫的性能。2 2）熔池體積小，冷卻速度快，導(dǎo)致化學(xué)成分不均勻）熔池體積小，冷卻速度快，導(dǎo)致化學(xué)成分不均勻, ,易形成氣孔、夾渣等缺陷，甚至產(chǎn)生裂紋。易形成氣孔、夾渣等缺陷，甚至產(chǎn)生裂紋。 u為保證焊縫的質(zhì)量，焊接過(guò)程中通常采取以下措施：為保證焊縫的質(zhì)量，焊接過(guò)程中通常采取以下措施： v清除已進(jìn)入熔池的有害元素，增加合金元素。清除已進(jìn)入熔池的有害元素，增加合金元素。對(duì)焊接熔池進(jìn)行冶金處理。對(duì)焊接熔池進(jìn)行冶金處理。

5、如：通過(guò)焊條藥皮加合金元素，進(jìn)行脫氧、去氫、去如：通過(guò)焊條藥皮加合金元素，進(jìn)行脫氧、去氫、去硫、滲合金等，調(diào)整焊縫的化學(xué)成分。硫、滲合金等，調(diào)整焊縫的化學(xué)成分。v減少有害元素進(jìn)入熔池減少有害元素進(jìn)入熔池在焊接過(guò)程中對(duì)熔化金屬進(jìn)行保護(hù)，使之與空氣隔開(kāi)。在焊接過(guò)程中對(duì)熔化金屬進(jìn)行保護(hù)，使之與空氣隔開(kāi)。如：采用焊條藥皮、埋弧焊焊劑、氣體保護(hù)焊的保護(hù)如：采用焊條藥皮、埋弧焊焊劑、氣體保護(hù)焊的保護(hù) 氣體等使熔池同空氣隔絕；氣體等使熔池同空氣隔絕； 焊接前清理坡口處的銹、油、水；烘干焊條等。焊接前清理坡口處的銹、油、水；烘干焊條等。 1 1、焊接工件上溫度的變化與分布、焊接工件上溫度的變化與分布1)1)距

6、焊縫中心不同，受熱最高溫度不同。距焊縫中心不同，受熱最高溫度不同。2)2)各點(diǎn)到達(dá)最高溫度的時(shí)間不同各點(diǎn)到達(dá)最高溫度的時(shí)間不同。3)3)各點(diǎn)均經(jīng)過(guò)冷各點(diǎn)均經(jīng)過(guò)冷-熱熱冷，相當(dāng)于受冷，相當(dāng)于受到一次不同規(guī)范的到一次不同規(guī)范的熱處理。因此，必?zé)崽幚?。因此，必然有相?yīng)的組織和然有相應(yīng)的組織和性能的變化。性能的變化。焊接熱循環(huán)焊接熱循環(huán)低碳鋼焊接接頭組織變化示意圖低碳鋼焊接接頭組織變化示意圖 2 2、焊接接頭包括焊縫、熔合區(qū)和焊接熱影響區(qū)。、焊接接頭包括焊縫、熔合區(qū)和焊接熱影響區(qū)。以低碳鋼為例以低碳鋼為例1 1、焊縫的結(jié)晶、焊縫的結(jié)晶側(cè)壁伸向側(cè)壁伸向中心，各個(gè)方向冷速不同，中心，各個(gè)方向冷速不同，形成

7、柱狀的鑄態(tài)組織，由形成柱狀的鑄態(tài)組織，由F F + P+ P（少量）少量）組成。組成。2 2、焊接時(shí)，熔池金屬受到電弧吹力，干擾柱狀晶、焊接時(shí)，熔池金屬受到電弧吹力，干擾柱狀晶連續(xù)成長(zhǎng)，柱狀晶呈傾斜狀且有所細(xì)化，加之摻合連續(xù)成長(zhǎng)，柱狀晶呈傾斜狀且有所細(xì)化，加之摻合金作用，焊縫金屬中金作用，焊縫金屬中SiSi、MnMn 均均 母材。母材。焊縫金屬成分、強(qiáng)度不低于母材焊縫金屬成分、強(qiáng)度不低于母材, ,但易產(chǎn)生裂紋。但易產(chǎn)生裂紋。 焊接熱影響區(qū)：焊縫兩側(cè)因焊接熱作用而發(fā)生組焊接熱影響區(qū)：焊縫兩側(cè)因焊接熱作用而發(fā)生組 織和性能變化的區(qū)域，稱(chēng)為焊接織和性能變化的區(qū)域，稱(chēng)為焊接 熱影響區(qū)。亦稱(chēng)熱影響區(qū)。亦

8、稱(chēng)“近縫區(qū)近縫區(qū)”。受到不同規(guī)范的熱處理熔合區(qū)過(guò)熱區(qū)正火區(qū)部分相變區(qū)熱影響區(qū)組織性能最差比淬火組織脆性還大正火處理晶粒細(xì)化晶粒大小不均勻 熔合區(qū)：焊接加熱時(shí)，該區(qū)的溫度處于固相線熔合區(qū)：焊接加熱時(shí)，該區(qū)的溫度處于固相線 和液相線之間，金屬處于半熔化狀態(tài)。和液相線之間，金屬處于半熔化狀態(tài)。v組織：未熔化但因過(guò)熱組織：未熔化但因過(guò)熱 而長(zhǎng)大的粗晶組而長(zhǎng)大的粗晶組 織和（部分新結(jié)織和（部分新結(jié) 晶的）鑄態(tài)組織。晶的）鑄態(tài)組織。熔合區(qū)熔合區(qū)v又稱(chēng)半熔化區(qū)，是焊又稱(chēng)半熔化區(qū)，是焊 縫與母材的交界區(qū)?？p與母材的交界區(qū)。v特點(diǎn)：該區(qū)很窄，組織不均勻，強(qiáng)度下降，塑性很特點(diǎn)：該區(qū)很窄，組織不均勻，強(qiáng)度下降，塑性

9、很 差，是產(chǎn)生裂紋及局部脆斷的發(fā)源地。差，是產(chǎn)生裂紋及局部脆斷的發(fā)源地。v加熱溫度：加熱溫度：1490149015301530焊接熱影響區(qū)：過(guò)熱區(qū)焊接熱影響區(qū)：過(guò)熱區(qū)v特點(diǎn)：寬度為特點(diǎn)：寬度為1 13mm3mm，塑性和韌性下降。塑性和韌性下降。 焊接剛度大的結(jié)構(gòu)時(shí)，該區(qū)易產(chǎn)生裂紋。焊接剛度大的結(jié)構(gòu)時(shí)，該區(qū)易產(chǎn)生裂紋。v緊靠熔合區(qū)；緊靠熔合區(qū)；v加熱溫度：加熱溫度： 1100110014901490（11001100固相線）固相線）v組織：組織： 粗大的過(guò)熱組織。粗大的過(guò)熱組織。v特點(diǎn)：寬度約特點(diǎn)：寬度約1.21.24.0mm4.0mm，力學(xué)性能優(yōu)于母材。力學(xué)性能優(yōu)于母材。v正火區(qū)：緊靠著過(guò)熱區(qū)

10、；正火區(qū)：緊靠著過(guò)熱區(qū)；焊接熱影響區(qū)：正火區(qū)焊接熱影響區(qū)：正火區(qū)v加熱溫度：加熱溫度：85085011001100（AC1AC1至至AC3AC3以上以上100-200100-200）v組織：加熱時(shí)金屬發(fā)生重結(jié)組織：加熱時(shí)金屬發(fā)生重結(jié) 晶，冷卻后得到均勻晶，冷卻后得到均勻 細(xì)小的鐵素體和珠光細(xì)小的鐵素體和珠光 體組織（近似于正火體組織（近似于正火 組織組織) )。v加熱溫度：加熱溫度：AC1AC1AC3AC3之間之間v特點(diǎn)：部分組織發(fā)生相變，晶粒不均勻，力學(xué)性能特點(diǎn)：部分組織發(fā)生相變，晶粒不均勻，力學(xué)性能 比正火區(qū)稍差。比正火區(qū)稍差。v組織：組織：F+PF+P（F F粗、細(xì)不均）粗、細(xì)不均）發(fā)生

11、相變的發(fā)生相變的F，變細(xì)?。蛔兗?xì)?。晃聪嘧兊奈聪嘧兊腇，不變不變焊接熱影響區(qū)：部分相變區(qū)焊接熱影響區(qū)：部分相變區(qū)|焊接熱影響區(qū)的大小和組織、性能變化的程度，焊接熱影響區(qū)的大小和組織、性能變化的程度，取決取決于于焊接方法、焊接參數(shù)、接頭形式以及焊后冷卻速度等。焊接方法、焊接參數(shù)、接頭形式以及焊后冷卻速度等。|同一種焊接方法采用不同焊接參數(shù)時(shí)，熱影響區(qū)的大同一種焊接方法采用不同焊接參數(shù)時(shí)，熱影響區(qū)的大小也是不相同的。采用小電流快速焊可減小熱影響區(qū)。小也是不相同的。采用小電流快速焊可減小熱影響區(qū)。表：不同焊接方法焊接低碳鋼熱影響區(qū)的平均尺寸表：不同焊接方法焊接低碳鋼熱影響區(qū)的平均尺寸（1） 合理的選用焊接方法和焊接規(guī)范來(lái)減少熱影響合理的選用焊接方法和焊接規(guī)范來(lái)減少熱影響 區(qū)的影響區(qū)的影響;焊接方法：優(yōu)先采用手工電弧焊、氣保焊、埋弧焊焊接方法