焊接件的金相檢驗課件

1焊接件的金相檢驗丁惠麟1焊接件的金相檢驗丁惠麟2焊接件的金相檢驗—概述一、概述焊接過程是在高溫?zé)嵩吹淖饔孟?，基體金屬發(fā)生局部熔化，并與熔融的填充金屬混合而形成熔池。當(dāng)熱源離開后焊接熔池溫度迅速下降，并凝固結(jié)晶形成焊縫。焊接一般經(jīng)歷以下幾個過程：加熱—熔化—冶金反應(yīng)—結(jié)晶—固態(tài)相變—形成接頭焊接熱過程貫穿焊接的始終，它是影響焊接質(zhì)量的主要因素之一。焊接應(yīng)力、應(yīng)變以及冶金、結(jié)晶、相變都與之相關(guān)。

在化學(xué)冶金過程中，熔化金屬、熔渣、氣相之間將發(fā)生一系列的冶金反應(yīng)，如金屬氧化、還原、脫P、S、焊縫金屬與氫作用等等，都會直接影響焊縫金屬的成分、組織和性能。焊接時金屬結(jié)晶和相變是在快速連續(xù)冷卻條件下進行的，可能產(chǎn)生偏析、夾雜、氣孔、裂紋、淬硬和脆化等缺陷。所以，這一過程也是影響焊接質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。焊縫兩側(cè)的基體金屬也受到焊接熱的作用，受熱后溫升不同，發(fā)生組織變化也不同，也將不同程度地影響其性能。歸納起來，焊接過程的特點如下：

1.加熱溫度高熔池液態(tài)金屬溫度可達1770～1870℃，比煉鋼溫度不高，焊縫區(qū)的熔合線附近都在1350℃以上。

2.加熱速度快熔化→凝固及熱影響區(qū)相變僅幾秒至幾分鐘。

3.高溫停留時間短。

4.局部加熱、溫差大造成組織轉(zhuǎn)變的差異和組織的不均勻。2焊接件的金相檢驗—概述一、概述3焊接件的金相檢驗—概述5.冷卻條件復(fù)雜焊縫和熱影響區(qū)冷卻方式以母材金屬熱傳導(dǎo)為主，在環(huán)境下的自然冷卻為次。所以，冷卻速度很快，有時可達淬火狀態(tài)。因此，冷卻速度受母材的導(dǎo)熱性、板厚度、接頭的形狀、板材焊前的初始溫度等因素有關(guān)。6.偏析嚴(yán)重因為熔化→凝固時間短（幾秒鐘），冶金反應(yīng)不平衡、不完善，成分分布不均勻，所以區(qū)域性偏析大。

7.組織差別大

1）液體金屬蒸發(fā)，化學(xué)元素?zé)龘p；

2）焊縫金屬和母材互相擴散；

3）溫度不均勻，冷后組織差別大。

8.存在復(fù)雜的應(yīng)力因為溫差大和組織轉(zhuǎn)變不同，引起溫差應(yīng)力和變形與組織轉(zhuǎn)變應(yīng)力。所以要分析焊接后的組織和缺陷分析，必須和上述特征聯(lián)系起來考慮。3焊接件的金相檢驗—概述5.冷卻條件復(fù)雜焊縫和熱4焊接件的金相檢驗—宏觀檢驗二、宏觀檢驗包括兩個方面：外觀質(zhì)量和焊縫低倍組織。1.外觀主要按照GB/T6417.1—2005《金屬熔化焊接頭缺陷分類及說明》標(biāo)準(zhǔn)列出的六大類缺陷：裂紋、孔穴、固體夾雜、未熔合和未焊透、形狀和尺寸不良及上述缺陷外的其他缺陷等。形狀缺陷指：咬邊、縮溝、焊縫超高、焊瘤、概況收縮、氣孔等共18種。其他缺陷指：飛濺、表面撕裂等9種。

2.低倍組織（酸蝕）焊縫處取樣、磨平、侵蝕后可見三個區(qū)域（圖1）：

1）焊縫熔化金屬凝固結(jié)晶而成。特點：晶粒呈柱狀，平行于傳熱方向。

2）熔合區(qū)基體和焊縫熔融結(jié)合區(qū)。

3）熱影響區(qū)靠近熔化金屬而受到焊接熱作用發(fā)生組織和性能變化區(qū)，易侵蝕而呈深灰色區(qū)。

4）母材金屬保持原有狀態(tài)組織。

3.焊縫低倍組織檢查內(nèi)容焊縫低倍組織主要檢查：焊接裂縫、氣孔、夾雜物等。圖1焊接接頭示意圖1－焊縫；2－熔合區(qū)3－熱影響區(qū)；4－基體金屬4焊接件的金相檢驗—宏觀檢驗二、宏觀檢驗1）焊縫5焊接件的金相檢驗—宏觀檢驗

1）焊縫中的熱裂紋一般可分分三類：焊道裂紋、弧坑裂紋、根部裂紋。

2）根據(jù)形成裂紋的溫度范圍和原因分三種：熱裂紋、冷裂紋和再熱裂紋。

4.奧氏體不銹鋼焊接頭低倍組織一般包括：過熱區(qū)、再固溶化溫度區(qū)、穩(wěn)定化影響區(qū)和敏化熱影響區(qū)。

1）過熱區(qū)緊貼熔合線的一個狹區(qū)，侵蝕后呈黑色的窄帶。溫度高，晶粒大，形成奧氏體粗晶組織。

2）固溶化溫度區(qū)保持原狀態(tài)奧氏體組織。

3）穩(wěn)定化熱影響區(qū)低于固溶溫度、高于800℃，對含穩(wěn)定化元素Ti、Nb的不銹鋼會析出TiC或NbC。對18-12Mo型不銹鋼母材中有α相時，可能使α相轉(zhuǎn)變?yōu)棣蚁啵ù嘈裕?，在腐蝕介質(zhì)中有選擇性腐蝕特點。

4）敏化熱影響區(qū)400～800℃范圍內(nèi)，會在奧氏體晶粒邊界析出Cr23C6型碳化物，使晶界貧Cr而產(chǎn)生晶間腐蝕。在腐蝕介質(zhì)中常發(fā)生刀蝕而失效，即熱影響區(qū)晶界貧Cr而產(chǎn)生晶間腐蝕引起的腐蝕溝槽。5焊接件的金相檢驗—宏觀檢驗1）焊縫中的熱裂紋一般可6焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征三、焊接區(qū)顯微組織特征焊接區(qū)有焊縫、熱影響區(qū)（包括熔合區(qū)）和母材三部分組成。

1.焊縫組織焊縫從加熱熔化后由高溫冷到室溫，中間經(jīng)過兩次組織轉(zhuǎn)變：第一次從液體轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w時的結(jié)晶過程，稱為一次結(jié)晶；第二次是當(dāng)焊縫金屬溫度降低至相變時所發(fā)生的組織轉(zhuǎn)變，稱二次結(jié)晶。焊縫的組織和性能除與化學(xué)成分有關(guān)外，還取決于這兩次結(jié)晶情況。

1）焊縫一次結(jié)晶組織（1）一次結(jié)晶的特點：

①一般焊接溶池較小，又被周圍冷金屬和環(huán)境介質(zhì)所包圍，所以溶池冷速快（平均冷速約4～100℃/秒）。對高碳、合金元素較多的鋼種易產(chǎn)生硬化組織及焊縫裂紋。

②熔池中心溫度高，邊緣凝固界面的散熱快，冷速快，促使柱狀晶的發(fā)展。

③熔池是在運動狀態(tài)下結(jié)晶的。因為熔池隨熱源移動而移動，金屬的熔化與結(jié)晶同時進行，溶池內(nèi)液體金屬達到沸騰，焊條的擺動、氣體的吹力使溶池發(fā)生攪拌作用，所以，結(jié)晶是在運動狀態(tài)下進行的。（2）一次結(jié)晶組織特征熔池凝固結(jié)晶熔合線基體金屬晶粒聯(lián)生，以柱狀晶形態(tài)向散熱相反方向長大，直至相互受到阻礙為止，成為柱狀晶。此外，在一定條件下，熔池中的液體金屬在凝固時也會產(chǎn)生晶核，并向四個方向均勻地生長成等軸晶。（3）焊縫偏析6焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征三、焊接區(qū)顯微組織特征7焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征焊縫冷速快，成分來不及擴散，分布不均勻，形成偏析，非金屬夾雜來不及浮出而殘留在焊縫內(nèi)，因此對焊縫性能影響大。焊縫偏析分為顯微偏析、宏觀偏析和層狀偏析。①顯微偏析低碳鋼焊縫中C或雜質(zhì)晶界上含量比鋼平均含量高—晶界偏析。②宏觀偏析熔池中雜質(zhì)濃度高，使最后凝固部分嚴(yán)重偏析，易產(chǎn)生縱向裂紋。③焊縫橫斷面上出現(xiàn)分層組織、成分不均勻，稱為層狀偏析。（4）一次晶組織的性能

粗大柱狀晶不僅降低焊縫強度，而且使塑性、韌性下降。樹枝晶比胞狀晶產(chǎn)生裂紋傾向大。粗大樹枝晶比細小的樹枝晶產(chǎn)生熱裂紋傾向大。

2）焊縫金屬的二次結(jié)晶（固態(tài)相變）一次結(jié)晶后的奧氏體組織進一步轉(zhuǎn)變成何種組織，取決于焊縫化學(xué)成分、冷卻條件及焊后熱處理等因素。（1）二次結(jié)晶組織低碳鋼：大部分為鐵素體+少量珠光體，鐵素體沿原奧氏體晶界析出。冷速快，珠光體增加，還可能出現(xiàn)貝氏體。冷速慢，鐵素體呈粗大的魏氏組織。低合金鋼：①合金元素含量少（如16Mn、20G鋼），焊縫組織與低碳鋼相似（鐵素體+少量珠光體），冷速快，出現(xiàn)粒狀貝氏體，甚至出現(xiàn)馬氏體。②合金元素較多的低合金高強度鋼，焊后組織為貝氏體或下貝氏體，甚至出現(xiàn)7焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征焊縫冷速快，成8焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征低碳馬氏體，高溫回火后為回火索氏體。奧氏體不銹鋼：奧氏體+少量鐵素體。鐵素體不銹鋼：仍為鐵素體。馬氏體不銹鋼：仍為馬氏體。鐵素體不銹鋼和馬氏體不銹鋼用Cr-Ni奧氏體焊條時，焊縫組織均為奧氏體。（2）不同二次結(jié)晶組織對機械性能的影響強度：隨馬氏體、貝氏體、（鐵素體+珠光體）、鐵素體、奧氏體順序下降。塑性和韌性：奧氏體最好，且無明顯脆性轉(zhuǎn)變現(xiàn)象；下貝氏體良好，抗拉強度也高；上貝氏體韌性最差。（鐵素體+珠光體）和奧氏體組織焊縫抗裂性較好。組織越細、分布越均勻，焊縫性能越好。2.熔合區(qū)組織熔化焊焊縫是由焊接填充材料與母材熔合部分相互混合后，形成的熔化組織。這種“混合”是不均勻的，如圖2所示。熔化焊縫（焊縫金屬）區(qū)內(nèi)實際上有三部分組成：即焊縫中的液態(tài)填充金屬與母材金屬完全混合熔化區(qū)；焊縫中未混合的母材金屬熔化區(qū)；母材中部分熔化區(qū)。圖2焊接接頭金屬的區(qū)域組成示意圖1—焊縫中的完全混合熔化區(qū)；2—焊縫中的未混合熔化區(qū)；3—母材中的部分熔化區(qū)；4—受熱影響的母材區(qū)（熱影響區(qū)）；5—實際的熔化與未熔化部分的分界線；6—未受熱影響的母材區(qū)8焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征低碳馬氏體，高溫回火后9焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征所以，在焊縫與母材熱影響區(qū)之間存在著一個組織與成分有特征的過渡區(qū)，它就是焊接接頭中的熔合區(qū)，即熔合線。微觀上看，熔合線是液固兩相共存的熔合區(qū)，是焊縫與母材間的過渡區(qū)，它處于母材的部分熔化區(qū)中與母材的固態(tài)晶體相連接的區(qū)域。熔合區(qū)氣息的位置和狀態(tài)如圖3所示。圖3焊縫結(jié)晶凝固時熔合區(qū)狀態(tài)示意圖1—熔融的焊縫金屬；2—成長中的晶體；3—母材近縫區(qū)晶粒；4—熔合線；5——熔化的晶界9焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征所以，在焊縫與母材熱影10焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征

3.焊縫熱影響區(qū)組織特征焊接熱影響區(qū)是母材在焊接時于不同峰值熱循環(huán)作用下形成的一系列連續(xù)變化的梯度組織區(qū)域。現(xiàn)以20鋼為例，分析焊接熱影響區(qū)的組織變化。可用圖4表示熱影響區(qū)和焊接熱循環(huán)及鐵碳狀態(tài)圖之間的關(guān)系。圖4焊接熱影響區(qū)和鐵碳狀態(tài)圖之間的關(guān)系(a)熱影響區(qū)的組織示意圖；(b)鐵碳狀態(tài)圖（低碳部分）；(c)焊接熱循環(huán)曲線10焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征3.焊縫熱影11焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征焊接熱影響區(qū)組織分布圖1－熔合區(qū)2－過熱區(qū)3－正火區(qū)4－不完全重結(jié)晶區(qū)5－基體金屬6－淬火區(qū)7－部分淬火區(qū)8－回火區(qū)11焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征焊接熱影響區(qū)組織分布12焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征焊縫熱影響區(qū)實際上是進行了一次熱處理，但不同于一般熱處理，因為焊接特點是：

a.加熱溫度高，約1350℃左右，一般熱處理加熱溫度Ac3+50℃;b.加熱速度快，比一般熱處理快幾十倍至幾百倍；

c.高溫停留時間短；

d.自然條件下連續(xù)冷卻；

e.局部加熱，組織轉(zhuǎn)變在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下進行，并且是不均勻的。基體金屬上各點與焊縫距離不同，加熱溫度、速度、停留時間、冷速也不同，所以各點組織性能也不同。

1）低碳鋼及不易淬火鋼熱影響區(qū)組織（如20鋼、16Mn、15MnTi、15MnV等）（1）熔合區(qū)處于固、液相之間，又稱半熔化區(qū)。固液成分互相擴散，所以成分既不同于焊縫，又不同于基體。這個地方金屬處于局部熔化狀態(tài)，晶粒十分粗大，化學(xué)成分和組織都極不均勻，冷卻后的組織為過熱組織，塑性、韌性很差。由于該區(qū)很窄，金相顯微鏡下很難區(qū)分出來。（2）過熱區(qū)（1100以上至固相線以下）珠光體和鐵素體轉(zhuǎn)變成奧氏體后，晶粒嚴(yán)重長大，冷卻后成為晶粒粗大的過熱組織，即粗大針狀鐵素體（魏氏組織）+索氏體。過熱區(qū)塑性很差，沖擊韌性（αk）比基體低25～30%，是焊接件中的薄弱區(qū)域，焊接剛性較大的結(jié)構(gòu)時，易在該區(qū)出現(xiàn)裂紋。12焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征焊縫熱影響區(qū)13焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征（3）相變重結(jié)晶區(qū)（正火細晶粒區(qū)）溫度在Ac3～1100℃之間，金屬發(fā)生重結(jié)晶，鐵素體和珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，然后空冷，得到晶粒均勻而細小的鐵素體和珠光體。（4）不完全重結(jié)晶區(qū)（部分相變區(qū)）溫度Ac1～Ac3(750～1100℃)之間,珠光體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，而鐵素體只有部分變成奧氏體，冷卻時奧氏體晶粒發(fā)生重結(jié)晶，得到晶粒細小的鐵素體和珠光體，并分布在未轉(zhuǎn)變的鐵素體周圍。因此，該區(qū)的組織和晶粒大小都不均勻，使機械性能稍有下降。熔合區(qū)和過熱區(qū)中所指的過熱組織：對于低碳鋼主要是魏氏組織；對于16Mn，由于加入Mn，有少量粒狀貝氏體；對于15MnTi、15MnV過熱區(qū)可能全部為粒狀貝氏體。

2）易淬火鋼熱影響區(qū)的組織對中碳鋼、低碳和中碳調(diào)質(zhì)鋼等淬火傾向較大的鋼種，焊前處于正火或退火狀態(tài)時，熱影響區(qū)的組織可分為：（1）完全淬火區(qū)加熱到Ac3以上區(qū)域，焊后冷卻下來得到淬火組織（馬氏體）。在熔合線附近（相當(dāng)于低碳鋼的過熱區(qū)）晶粒嚴(yán)重長大，為粗大馬氏體。在相當(dāng)于正火區(qū)部分，得到細小馬氏體。如冷卻速度較慢或含碳量較低，也可能出現(xiàn)貝氏體，從而形成馬氏體+貝氏體混合組織。13焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征（3）相變重結(jié)14焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征（2）不完全淬火區(qū)（Ac1～Ac3之間區(qū)域）鐵素體不發(fā)生變化，只有不同程度長大。珠光體、貝氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，隨后快速冷卻得到馬氏體。最后形成馬氏體+鐵素體共存組織。碳和合金元素含量低，冷速緩慢，也可能出現(xiàn)珠光體組織。（3）回火區(qū)焊前為調(diào)質(zhì)態(tài)，除上述兩個區(qū)域外，還可能發(fā)生不同程度的回火區(qū)。所以，熱影響區(qū)組織不僅與基體成分和焊接熱循環(huán)特征有關(guān)，還和焊前熱處理狀態(tài)有關(guān)。

3）焊接接頭組織形貌特征（1）鐵素體在焊縫金屬和熱影響區(qū)中常見的是先共析鐵素體，包括自由鐵素體和魏氏組織鐵素體兩種。①自由鐵素體是由奧氏體晶界上析出的鐵素體，常見有塊狀和網(wǎng)狀兩種形貌。塊狀鐵素體是在高溫下而過冷度較小的冷卻過程中形成的。網(wǎng)狀鐵素體是在較低溫度和過冷度較大的冷卻過程中形成的。

自由鐵素體析出數(shù)量與奧氏體晶粒大小有關(guān)，晶粒越大，鐵素體越少。②魏氏組織鐵素體低碳鋼焊縫金屬和熱影響區(qū)極易形成魏氏組織鐵素體。其形貌為除晶界鐵素體外，還有大量的從晶界伸向晶粒內(nèi)部形似鋸齒狀或梳狀的鐵素體，或在晶內(nèi)以針狀獨立分布的鐵素體，往往針粗大且交叉分布。14焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征（2）不完全淬15焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征（2）貝氏體低碳鋼尤其是低碳氏合金鋼易出現(xiàn)粒狀貝氏體和上、下貝氏體。（3）馬氏體在低碳合金鋼的焊縫和熱影響區(qū)易形成板條狀馬氏體，不會出現(xiàn)隱晶馬氏體。由于馬氏體的存在會惡化力學(xué)性能，極易產(chǎn)生焊接裂紋，因此，在焊接組織中不允許馬氏體存在。15焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征（2）貝氏體16焊接件的金相檢驗—焊接組織的侵蝕四、焊接組織的侵蝕

1.碳鋼、低碳合金鋼：侵蝕劑為硝酸酒精，和一般結(jié)構(gòu)鋼相同。

2.不銹鋼、耐熱鋼對接焊、點焊：

1）化學(xué)腐蝕法：硫酸銅4g、鹽酸20ml、水20ml；

2）電解侵蝕法：草酸10g、水100ml，電壓6V，20秒。

3.異種鋼焊接：酒精30ml、鹽酸15ml、硝酸5ml、重鉻酸鉀5g、苦味酸1～3g、FeCl35g。焊接件宏觀侵蝕劑

1）低碳、低合金鋼：10%硝酸酒精溶液或10%過硫酸銨水溶液侵蝕，均在室溫。

2）奧氏體不銹鋼：①4gCuSO4+20mlHCl+20mlH2O溶液熱蝕；②10%草酸或10%鉻酸電解侵蝕。16焊接件的金相檢驗—焊接組織的侵蝕四、焊接組織的侵蝕17焊接件的金相檢驗—焊接接頭常見缺陷五、焊接接頭常見缺陷焊接接頭常見的缺陷有裂紋、孔穴、夾渣與夾雜、未焊透和未熔合等缺陷。

1.裂紋根據(jù)形成焊接裂紋的溫度范圍和原因，焊接裂紋可分為：{焊接裂紋熱裂紋(高溫裂紋)結(jié)晶裂紋(凝固裂紋){焊接裂紋(液化裂紋)高溫低塑性裂紋冷裂紋(低溫裂紋){氫致裂紋(延遲裂紋)再熱裂紋（焊后熱處理裂紋或去應(yīng)力退火裂紋）層狀撕裂(高溫失塑裂紋)

1）熱裂紋

在低于凝固溫度時產(chǎn)生的凝固裂紋，在300以上的高溫下產(chǎn)生的裂紋都稱熱裂紋。熱裂紋都貫穿在焊縫表面，斷口被氧化呈氧化色，裂紋寬度約0.05～0.5mm，裂紋末端略呈圓形。裂紋都產(chǎn)生在焊縫，也有出現(xiàn)在熱影響區(qū)。（1）焊縫中熱裂紋分類①焊道裂紋平行于焊縫稱縱裂紋，垂直于焊縫的稱橫裂紋。縱裂紋一般發(fā)生在焊縫中心，即中心線裂紋。橫裂紋沿柱狀晶界，往往與母材晶界相連。17焊接件的金相檢驗—焊接接頭常見缺陷五、焊接接頭常見缺陷{18焊接件的金相檢驗—焊接接頭常見缺陷②弧坑裂紋有縱、橫和星狀裂紋，大多發(fā)生在弧坑中心的等軸晶區(qū)。③根部裂紋起源于焊縫根部，沿柱狀晶界向焊縫擴展的裂紋。

2）根據(jù)熱裂紋形成原因，可分為結(jié)晶裂紋、熔化裂紋和高溫低塑性裂紋。（1）結(jié)晶裂紋焊縫結(jié)晶過程中，在固相線附近溫度下，沿晶界開裂的熱裂紋—稱結(jié)晶裂紋。主要出現(xiàn)在含雜質(zhì)S、P、C、Si等偏析處和收縮應(yīng)力作用下的焊縫中（包括弧坑），有縱向和橫向兩種裂紋。（2）熔化裂紋（液化裂紋）在焊接高溫作用下，基體金屬近縫區(qū)或多層焊縫的層間金屬中，因含有低熔點共晶組成物而被重新熔化，同時在焊接應(yīng)力作用下，使之沿奧氏體晶界開裂。裂紋主要發(fā)生在熱影響區(qū)，特別是靠近熔合線附近。（3）高溫低塑性裂紋在高溫合金和奧氏體不銹鋼焊接接頭中，由于在高溫下失去塑性導(dǎo)致的裂紋，所以也稱高溫失塑裂紋。它一般發(fā)生在熱影響區(qū)，但比熔化裂紋的部位離熔合線更遠些。裂紋的特點是沿晶界有清晰的光滑的光滑的棱邊，比液化裂紋直，無方向性，裂紋附近有再結(jié)晶現(xiàn)象。各種熱裂紋如圖5所示。18焊接件的金相檢驗—焊接接頭常見缺陷②弧坑裂紋19焊接件的金相檢驗—焊接接頭常見缺陷圖5各種熱裂紋示意圖19焊接件的金相檢驗—焊接接頭常見缺陷圖5各種熱裂紋示意圖20焊接件的金相檢驗—焊接接頭常見缺陷2）冷裂紋鋼在大約200℃以下時，由于拘束應(yīng)力、淬硬組織和氫的作用在焊縫接頭內(nèi)產(chǎn)生的裂紋，叫冷裂紋。冷裂紋主要發(fā)生中、低合金鋼和高碳鋼的熱影響區(qū)。冷裂紋有以下四種：（1）氫致裂紋（也稱延遲裂紋）裂紋不是焊后立即出現(xiàn)，而需要經(jīng)過一段時間（幾小時、幾天甚至更長時間）。主要是由于焊絲、焊劑未進行必要的烘烤，有水分，經(jīng)電弧作用分解出氫，達焊縫中富集，加之冷速快，氫在焊縫中產(chǎn)生一定壓力，以氣泡的形式存在，一旦受到外力的作用而擴展成裂紋。裂紋的特征：一般無分枝、穿晶開裂，顯微形態(tài)是斷續(xù)分布。（2）淬硬脆化裂紋焊接淬硬傾向較大的鋼種時，即使沒有氫的作用也會導(dǎo)致開裂。主要是由淬硬組織引起的，故又稱淬火裂紋。焊后裂紋立即產(chǎn)生，無延遲現(xiàn)象。（3）低塑性脆化裂紋在低溫下，由于收縮應(yīng)變超過材料塑性儲備而產(chǎn)生的裂紋。如鑄鐵的焊接，在熱影響區(qū)常出現(xiàn)邊焊邊裂的現(xiàn)象，幾乎無延遲。（4）層狀撕裂焊接結(jié)構(gòu)件，尤其是厚板焊接時，拘束應(yīng)力大，殘余應(yīng)力高。在焊接熱影響或靠近熱影響區(qū)部位，由于母材厚度方向應(yīng)力，在平行軋制方向產(chǎn)生層狀和臺階狀的裂紋，稱為層狀撕裂。20焊接件的金相檢驗—焊接接頭常見缺陷2）冷裂紋21焊接件的金相檢驗—焊接接頭常見缺陷

裂紋在母材中萌生發(fā)展，平行于軋制方向呈臺階擴展形態(tài)，大部分呈穿晶分布。一般板材具有嚴(yán)重的帶狀組織，在厚度方向巨大應(yīng)力的作用下，使夾雜物與基體分離萌生裂紋，再沿帶狀組織分層擴展，不同層間的裂紋由細而直立裂紋連接起來，使整個裂紋成為臺階狀。各種冷裂紋如圖6所示。圖6各種冷裂紋示意圖，冷裂紋主要發(fā)生在中、低合金鋼和高碳鋼的熱影響區(qū)21焊接件的金相檢驗—焊接接頭常見缺陷裂紋在母材中萌22焊接件的金相檢驗—焊接接頭常見缺陷3）再熱裂紋含有Mo、V、Cr、Nb等沉淀強化元素的低合金高強度鋼、珠光體耐熱鋼，在焊后消除應(yīng)力的熱處理等重新加熱過程中，析出沉淀硬化相，在焊接熱影響區(qū)的粗晶區(qū)產(chǎn)生裂紋。再熱裂紋都是沿晶開裂，在550～650℃區(qū)間最敏感。裂紋形態(tài)：沿晶、分叉，邊緣有楔形開裂特征。有時在奧氏體晶界上呈不連續(xù)顯微孔穴開裂點，串集成晶間裂紋。產(chǎn)生部位：在焊趾和焊根部。

2.孔穴（氣孔）焊縫中由于氣體存在造成的孔穴稱這為氣孔。熔融金屬在高溫時溶解大量氣體，隨溫度下降，氣體以氣泡的形式自焊縫中逸出，來不及逸出的氣體殘留在焊縫內(nèi)就形成氣孔。形成氣孔的氣體主要是氫氣和CO（焊條、焊劑受潮未烘干、表面有油污、焊接不規(guī)范、焊條藥皮開裂、脫落、變質(zhì)等）。從氣孔的分布來分：有單個氣孔、連續(xù)氣孔、密集氣孔。從氣孔的部位來分：有外部氣孔和內(nèi)部氣孔（圖7）。從氣孔的形狀來分：有針孔、圓氣孔、條蟲狀氣孔、鏈狀和蜂窩狀氣孔等。圖7氣孔形態(tài)22焊接件的金相檢驗—焊接接頭常見缺陷3）再熱裂紋圖23焊接件的金相檢驗—焊接接頭常見缺陷

3.夾渣（夾雜）

1）殘留在焊縫中的熔渣（焊劑或熔劑夾渣）；

2）氧化夾雜（凝固過程中在焊縫中殘留金屬氧化物）；

3）皺褶（如鋁合金氧化膜紊流中夾入）。4.未熔合和未焊透未熔合（圖8）：①側(cè)壁未熔合；②層間未熔合；③焊縫根部未熔合。未焊透（圖9）：焊接接頭的概況未完全熔透的現(xiàn)象。圖8未熔合示意圖圖9未焊透示意圖23焊接件的金相檢驗—焊接接頭常見缺陷3.夾渣（夾雜24焊接件的金相檢驗—焊接接頭常見缺陷

5.形狀缺陷指焊縫的表面形狀與原設(shè)計幾何形狀有偏差。常見的有：咬邊（圖10）、縮溝、焊瘤（圖11）、燒穿（圖12）、焊縫接頭不良（圖13）及其他缺陷。詳見GB/T6417.1—2005《金屬熔化焊接頭缺陷分類及說明》。圖10咬邊示意圖(a)連續(xù)咬邊；(b)間斷咬邊圖11焊瘤示意圖圖12燒穿示意圖圖13焊縫接頭不良示意圖24焊接件的金相檢驗—焊接接頭常見缺陷5.形狀缺陷25焊接件的金相檢驗—焊接部分的顯微組織及硬度分布圖25焊接件的金相檢驗—焊接部分的顯微組織及硬度分布圖26焊接件的金相檢驗—焊根部位脫碳和裂紋形態(tài)26焊接件的金相檢驗—焊根部位脫碳和裂紋形態(tài)27焊接件的金相檢驗丁惠麟1焊接件的金相檢驗丁惠麟28焊接件的金相檢驗—概述一、概述焊接過程是在高溫?zé)嵩吹淖饔孟?，基體金屬發(fā)生局部熔化，并與熔融的填充金屬混合而形成熔池。當(dāng)熱源離開后焊接熔池溫度迅速下降，并凝固結(jié)晶形成焊縫。焊接一般經(jīng)歷以下幾個過程：加熱—熔化—冶金反應(yīng)—結(jié)晶—固態(tài)相變—形成接頭焊接熱過程貫穿焊接的始終，它是影響焊接質(zhì)量的主要因素之一。焊接應(yīng)力、應(yīng)變以及冶金、結(jié)晶、相變都與之相關(guān)。

在化學(xué)冶金過程中，熔化金屬、熔渣、氣相之間將發(fā)生一系列的冶金反應(yīng)，如金屬氧化、還原、脫P、S、焊縫金屬與氫作用等等，都會直接影響焊縫金屬的成分、組織和性能。焊接時金屬結(jié)晶和相變是在快速連續(xù)冷卻條件下進行的，可能產(chǎn)生偏析、夾雜、氣孔、裂紋、淬硬和脆化等缺陷。所以，這一過程也是影響焊接質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。焊縫兩側(cè)的基體金屬也受到焊接熱的作用，受熱后溫升不同，發(fā)生組織變化也不同，也將不同程度地影響其性能。歸納起來，焊接過程的特點如下：

1.加熱溫度高熔池液態(tài)金屬溫度可達1770～1870℃，比煉鋼溫度不高，焊縫區(qū)的熔合線附近都在1350℃以上。

2.加熱速度快熔化→凝固及熱影響區(qū)相變僅幾秒至幾分鐘。

3.高溫停留時間短。

4.局部加熱、溫差大造成組織轉(zhuǎn)變的差異和組織的不均勻。2焊接件的金相檢驗—概述一、概述29焊接件的金相檢驗—概述5.冷卻條件復(fù)雜焊縫和熱影響區(qū)冷卻方式以母材金屬熱傳導(dǎo)為主，在環(huán)境下的自然冷卻為次。所以，冷卻速度很快，有時可達淬火狀態(tài)。因此，冷卻速度受母材的導(dǎo)熱性、板厚度、接頭的形狀、板材焊前的初始溫度等因素有關(guān)。6.偏析嚴(yán)重因為熔化→凝固時間短（幾秒鐘），冶金反應(yīng)不平衡、不完善，成分分布不均勻，所以區(qū)域性偏析大。

7.組織差別大

1）液體金屬蒸發(fā)，化學(xué)元素?zé)龘p；

2）焊縫金屬和母材互相擴散；

3）溫度不均勻，冷后組織差別大。

8.存在復(fù)雜的應(yīng)力因為溫差大和組織轉(zhuǎn)變不同，引起溫差應(yīng)力和變形與組織轉(zhuǎn)變應(yīng)力。所以要分析焊接后的組織和缺陷分析，必須和上述特征聯(lián)系起來考慮。3焊接件的金相檢驗—概述5.冷卻條件復(fù)雜焊縫和熱30焊接件的金相檢驗—宏觀檢驗二、宏觀檢驗包括兩個方面：外觀質(zhì)量和焊縫低倍組織。1.外觀主要按照GB/T6417.1—2005《金屬熔化焊接頭缺陷分類及說明》標(biāo)準(zhǔn)列出的六大類缺陷：裂紋、孔穴、固體夾雜、未熔合和未焊透、形狀和尺寸不良及上述缺陷外的其他缺陷等。形狀缺陷指：咬邊、縮溝、焊縫超高、焊瘤、概況收縮、氣孔等共18種。其他缺陷指：飛濺、表面撕裂等9種。

2.低倍組織（酸蝕）焊縫處取樣、磨平、侵蝕后可見三個區(qū)域（圖1）：

1）焊縫熔化金屬凝固結(jié)晶而成。特點：晶粒呈柱狀，平行于傳熱方向。

2）熔合區(qū)基體和焊縫熔融結(jié)合區(qū)。

3）熱影響區(qū)靠近熔化金屬而受到焊接熱作用發(fā)生組織和性能變化區(qū)，易侵蝕而呈深灰色區(qū)。

4）母材金屬保持原有狀態(tài)組織。

3.焊縫低倍組織檢查內(nèi)容焊縫低倍組織主要檢查：焊接裂縫、氣孔、夾雜物等。圖1焊接接頭示意圖1－焊縫；2－熔合區(qū)3－熱影響區(qū)；4－基體金屬4焊接件的金相檢驗—宏觀檢驗二、宏觀檢驗1）焊縫31焊接件的金相檢驗—宏觀檢驗

1）焊縫中的熱裂紋一般可分分三類：焊道裂紋、弧坑裂紋、根部裂紋。

2）根據(jù)形成裂紋的溫度范圍和原因分三種：熱裂紋、冷裂紋和再熱裂紋。

4.奧氏體不銹鋼焊接頭低倍組織一般包括：過熱區(qū)、再固溶化溫度區(qū)、穩(wěn)定化影響區(qū)和敏化熱影響區(qū)。

1）過熱區(qū)緊貼熔合線的一個狹區(qū)，侵蝕后呈黑色的窄帶。溫度高，晶粒大，形成奧氏體粗晶組織。

2）固溶化溫度區(qū)保持原狀態(tài)奧氏體組織。

3）穩(wěn)定化熱影響區(qū)低于固溶溫度、高于800℃，對含穩(wěn)定化元素Ti、Nb的不銹鋼會析出TiC或NbC。對18-12Mo型不銹鋼母材中有α相時，可能使α相轉(zhuǎn)變?yōu)棣蚁啵ù嘈裕?，在腐蝕介質(zhì)中有選擇性腐蝕特點。

4）敏化熱影響區(qū)400～800℃范圍內(nèi)，會在奧氏體晶粒邊界析出Cr23C6型碳化物，使晶界貧Cr而產(chǎn)生晶間腐蝕。在腐蝕介質(zhì)中常發(fā)生刀蝕而失效，即熱影響區(qū)晶界貧Cr而產(chǎn)生晶間腐蝕引起的腐蝕溝槽。5焊接件的金相檢驗—宏觀檢驗1）焊縫中的熱裂紋一般可32焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征三、焊接區(qū)顯微組織特征焊接區(qū)有焊縫、熱影響區(qū)（包括熔合區(qū)）和母材三部分組成。

1.焊縫組織焊縫從加熱熔化后由高溫冷到室溫，中間經(jīng)過兩次組織轉(zhuǎn)變：第一次從液體轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w時的結(jié)晶過程，稱為一次結(jié)晶；第二次是當(dāng)焊縫金屬溫度降低至相變時所發(fā)生的組織轉(zhuǎn)變，稱二次結(jié)晶。焊縫的組織和性能除與化學(xué)成分有關(guān)外，還取決于這兩次結(jié)晶情況。

1）焊縫一次結(jié)晶組織（1）一次結(jié)晶的特點：

①一般焊接溶池較小，又被周圍冷金屬和環(huán)境介質(zhì)所包圍，所以溶池冷速快（平均冷速約4～100℃/秒）。對高碳、合金元素較多的鋼種易產(chǎn)生硬化組織及焊縫裂紋。

②熔池中心溫度高，邊緣凝固界面的散熱快，冷速快，促使柱狀晶的發(fā)展。

③熔池是在運動狀態(tài)下結(jié)晶的。因為熔池隨熱源移動而移動，金屬的熔化與結(jié)晶同時進行，溶池內(nèi)液體金屬達到沸騰，焊條的擺動、氣體的吹力使溶池發(fā)生攪拌作用，所以，結(jié)晶是在運動狀態(tài)下進行的。（2）一次結(jié)晶組織特征熔池凝固結(jié)晶熔合線基體金屬晶粒聯(lián)生，以柱狀晶形態(tài)向散熱相反方向長大，直至相互受到阻礙為止，成為柱狀晶。此外，在一定條件下，熔池中的液體金屬在凝固時也會產(chǎn)生晶核，并向四個方向均勻地生長成等軸晶。（3）焊縫偏析6焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征三、焊接區(qū)顯微組織特征33焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征焊縫冷速快，成分來不及擴散，分布不均勻，形成偏析，非金屬夾雜來不及浮出而殘留在焊縫內(nèi)，因此對焊縫性能影響大。焊縫偏析分為顯微偏析、宏觀偏析和層狀偏析。①顯微偏析低碳鋼焊縫中C或雜質(zhì)晶界上含量比鋼平均含量高—晶界偏析。②宏觀偏析熔池中雜質(zhì)濃度高，使最后凝固部分嚴(yán)重偏析，易產(chǎn)生縱向裂紋。③焊縫橫斷面上出現(xiàn)分層組織、成分不均勻，稱為層狀偏析。（4）一次晶組織的性能

粗大柱狀晶不僅降低焊縫強度，而且使塑性、韌性下降。樹枝晶比胞狀晶產(chǎn)生裂紋傾向大。粗大樹枝晶比細小的樹枝晶產(chǎn)生熱裂紋傾向大。

2）焊縫金屬的二次結(jié)晶（固態(tài)相變）一次結(jié)晶后的奧氏體組織進一步轉(zhuǎn)變成何種組織，取決于焊縫化學(xué)成分、冷卻條件及焊后熱處理等因素。（1）二次結(jié)晶組織低碳鋼：大部分為鐵素體+少量珠光體，鐵素體沿原奧氏體晶界析出。冷速快，珠光體增加，還可能出現(xiàn)貝氏體。冷速慢，鐵素體呈粗大的魏氏組織。低合金鋼：①合金元素含量少（如16Mn、20G鋼），焊縫組織與低碳鋼相似（鐵素體+少量珠光體），冷速快，出現(xiàn)粒狀貝氏體，甚至出現(xiàn)馬氏體。②合金元素較多的低合金高強度鋼，焊后組織為貝氏體或下貝氏體，甚至出現(xiàn)7焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征焊縫冷速快，成34焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征低碳馬氏體，高溫回火后為回火索氏體。奧氏體不銹鋼：奧氏體+少量鐵素體。鐵素體不銹鋼：仍為鐵素體。馬氏體不銹鋼：仍為馬氏體。鐵素體不銹鋼和馬氏體不銹鋼用Cr-Ni奧氏體焊條時，焊縫組織均為奧氏體。（2）不同二次結(jié)晶組織對機械性能的影響強度：隨馬氏體、貝氏體、（鐵素體+珠光體）、鐵素體、奧氏體順序下降。塑性和韌性：奧氏體最好，且無明顯脆性轉(zhuǎn)變現(xiàn)象；下貝氏體良好，抗拉強度也高；上貝氏體韌性最差。（鐵素體+珠光體）和奧氏體組織焊縫抗裂性較好。組織越細、分布越均勻，焊縫性能越好。2.熔合區(qū)組織熔化焊焊縫是由焊接填充材料與母材熔合部分相互混合后，形成的熔化組織。這種“混合”是不均勻的，如圖2所示。熔化焊縫（焊縫金屬）區(qū)內(nèi)實際上有三部分組成：即焊縫中的液態(tài)填充金屬與母材金屬完全混合熔化區(qū)；焊縫中未混合的母材金屬熔化區(qū)；母材中部分熔化區(qū)。圖2焊接接頭金屬的區(qū)域組成示意圖1—焊縫中的完全混合熔化區(qū)；2—焊縫中的未混合熔化區(qū)；3—母材中的部分熔化區(qū)；4—受熱影響的母材區(qū)（熱影響區(qū)）；5—實際的熔化與未熔化部分的分界線；6—未受熱影響的母材區(qū)8焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征低碳馬氏體，高溫回火后35焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征所以，在焊縫與母材熱影響區(qū)之間存在著一個組織與成分有特征的過渡區(qū)，它就是焊接接頭中的熔合區(qū)，即熔合線。微觀上看，熔合線是液固兩相共存的熔合區(qū)，是焊縫與母材間的過渡區(qū)，它處于母材的部分熔化區(qū)中與母材的固態(tài)晶體相連接的區(qū)域。熔合區(qū)氣息的位置和狀態(tài)如圖3所示。圖3焊縫結(jié)晶凝固時熔合區(qū)狀態(tài)示意圖1—熔融的焊縫金屬；2—成長中的晶體；3—母材近縫區(qū)晶粒；4—熔合線；5——熔化的晶界9焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征所以，在焊縫與母材熱影36焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征

3.焊縫熱影響區(qū)組織特征焊接熱影響區(qū)是母材在焊接時于不同峰值熱循環(huán)作用下形成的一系列連續(xù)變化的梯度組織區(qū)域?，F(xiàn)以20鋼為例，分析焊接熱影響區(qū)的組織變化?？捎脠D4表示熱影響區(qū)和焊接熱循環(huán)及鐵碳狀態(tài)圖之間的關(guān)系。圖4焊接熱影響區(qū)和鐵碳狀態(tài)圖之間的關(guān)系(a)熱影響區(qū)的組織示意圖；(b)鐵碳狀態(tài)圖（低碳部分）；(c)焊接熱循環(huán)曲線10焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征3.焊縫熱影37焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征焊接熱影響區(qū)組織分布圖1－熔合區(qū)2－過熱區(qū)3－正火區(qū)4－不完全重結(jié)晶區(qū)5－基體金屬6－淬火區(qū)7－部分淬火區(qū)8－回火區(qū)11焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征焊接熱影響區(qū)組織分布38焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征焊縫熱影響區(qū)實際上是進行了一次熱處理，但不同于一般熱處理，因為焊接特點是：

a.加熱溫度高，約1350℃左右，一般熱處理加熱溫度Ac3+50℃;b.加熱速度快，比一般熱處理快幾十倍至幾百倍；

c.高溫停留時間短；

d.自然條件下連續(xù)冷卻；

e.局部加熱，組織轉(zhuǎn)變在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下進行，并且是不均勻的?；w金屬上各點與焊縫距離不同，加熱溫度、速度、停留時間、冷速也不同，所以各點組織性能也不同。

1）低碳鋼及不易淬火鋼熱影響區(qū)組織（如20鋼、16Mn、15MnTi、15MnV等）（1）熔合區(qū)處于固、液相之間，又稱半熔化區(qū)。固液成分互相擴散，所以成分既不同于焊縫，又不同于基體。這個地方金屬處于局部熔化狀態(tài)，晶粒十分粗大，化學(xué)成分和組織都極不均勻，冷卻后的組織為過熱組織，塑性、韌性很差。由于該區(qū)很窄，金相顯微鏡下很難區(qū)分出來。（2）過熱區(qū)（1100以上至固相線以下）珠光體和鐵素體轉(zhuǎn)變成奧氏體后，晶粒嚴(yán)重長大，冷卻后成為晶粒粗大的過熱組織，即粗大針狀鐵素體（魏氏組織）+索氏體。過熱區(qū)塑性很差，沖擊韌性（αk）比基體低25～30%，是焊接件中的薄弱區(qū)域，焊接剛性較大的結(jié)構(gòu)時，易在該區(qū)出現(xiàn)裂紋。12焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征焊縫熱影響區(qū)39焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征（3）相變重結(jié)晶區(qū)（正火細晶粒區(qū)）溫度在Ac3～1100℃之間，金屬發(fā)生重結(jié)晶，鐵素體和珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，然后空冷，得到晶粒均勻而細小的鐵素體和珠光體。（4）不完全重結(jié)晶區(qū)（部分相變區(qū)）溫度Ac1～Ac3(750～1100℃)之間,珠光體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，而鐵素體只有部分變成奧氏體，冷卻時奧氏體晶粒發(fā)生重結(jié)晶，得到晶粒細小的鐵素體和珠光體，并分布在未轉(zhuǎn)變的鐵素體周圍。因此，該區(qū)的組織和晶粒大小都不均勻，使機械性能稍有下降。熔合區(qū)和過熱區(qū)中所指的過熱組織：對于低碳鋼主要是魏氏組織；對于16Mn，由于加入Mn，有少量粒狀貝氏體；對于15MnTi、15MnV過熱區(qū)可能全部為粒狀貝氏體。

2）易淬火鋼熱影響區(qū)的組織對中碳鋼、低碳和中碳調(diào)質(zhì)鋼等淬火傾向較大的鋼種，焊前處于正火或退火狀態(tài)時，熱影響區(qū)的組織可分為：（1）完全淬火區(qū)加熱到Ac3以上區(qū)域，焊后冷卻下來得到淬火組織（馬氏體）。在熔合線附近（相當(dāng)于低碳鋼的過熱區(qū)）晶粒嚴(yán)重長大，為粗大馬氏體。在相當(dāng)于正火區(qū)部分，得到細小馬氏體。如冷卻速度較慢或含碳量較低，也可能出現(xiàn)貝氏體，從而形成馬氏體+貝氏體混合組織。13焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征（3）相變重結(jié)40焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征（2）不完全淬火區(qū)（Ac1～Ac3之間區(qū)域）鐵素體不發(fā)生變化，只有不同程度長大。珠光體、貝氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，隨后快速冷卻得到馬氏體。最后形成馬氏體+鐵素體共存組織。碳和合金元素含量低，冷速緩慢，也可能出現(xiàn)珠光體組織。（3）回火區(qū)焊前為調(diào)質(zhì)態(tài)，除上述兩個區(qū)域外，還可能發(fā)生不同程度的回火區(qū)。所以，熱影響區(qū)組織不僅與基體成分和焊接熱循環(huán)特征有關(guān)，還和焊前熱處理狀態(tài)有關(guān)。

3）焊接接頭組織形貌特征（1）鐵素體在焊縫金屬和熱影響區(qū)中常見的是先共析鐵素體，包括自由鐵素體和魏氏組織鐵素體兩種。①自由鐵素體是由奧氏體晶界上析出的鐵素體，常見有塊狀和網(wǎng)狀兩種形貌。塊狀鐵素體是在高溫下而過冷度較小的冷卻過程中形成的。網(wǎng)狀鐵素體是在較低溫度和過冷度較大的冷卻過程中形成的。

自由鐵素體析出數(shù)量與奧氏體晶粒大小有關(guān)，晶粒越大，鐵素體越少。②魏氏組織鐵素體低碳鋼焊縫金屬和熱影響區(qū)極易形成魏氏組織鐵素體。其形貌為除晶界鐵素體外，還有大量的從晶界伸向晶粒內(nèi)部形似鋸齒狀或梳狀的鐵素體，或在晶內(nèi)以針狀獨立分布的鐵素體，往往針粗大且交叉分布。14焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征（2）不完全淬41焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征（2）貝氏體低碳鋼尤其是低碳氏合金鋼易出現(xiàn)粒狀貝氏體和上、下貝氏體。（3）馬氏體在低碳合金鋼的焊縫和熱影響區(qū)易形成板條狀馬氏體，不會出現(xiàn)隱晶馬氏體。由于馬氏體的存在會惡化力學(xué)性能，極易產(chǎn)生焊接裂紋，因此，在焊接組織中不允許馬氏體存在。15焊接件的金相檢驗—焊接區(qū)顯微組織特征（2）貝氏體42焊接件的金相檢驗—焊接組織的侵蝕四、焊接組織的侵蝕

1.碳鋼、低碳合金鋼：侵蝕劑為硝酸酒精，和一般結(jié)構(gòu)鋼相同。

2.不銹鋼、耐熱鋼對接焊、點焊：

1）化學(xué)腐蝕法：硫酸銅4g、鹽酸20ml、水20ml；

2）電解侵蝕法：草酸10g、水100ml，電壓6V，20秒。

3.異種鋼焊接：酒精30ml、鹽酸15ml、硝酸5ml、重鉻酸鉀5g、苦味酸1～3g、FeCl35g。焊接件宏觀侵蝕劑

1）低碳、低合金鋼：10%硝酸酒精溶液或10%過硫酸銨水溶液侵蝕，均在室溫。

2）奧氏體不銹鋼：①4gCuSO4+20mlHCl+20mlH2O溶液熱蝕；②10%草酸或10%鉻酸電解侵蝕。16焊接件的金相檢驗—焊接組織的侵蝕四、焊接組織的侵蝕43焊接件的金相檢驗—焊接接頭常見缺陷五、焊接接頭常見缺陷焊接接頭常見的缺陷有裂紋、孔穴、夾渣與夾雜、未焊透和未熔合等缺陷。

1.裂紋根據(jù)形成焊接裂紋的溫度范圍和原因，焊接裂紋可分為：{焊接裂紋熱裂紋(高溫裂紋)結(jié)晶裂紋(凝固裂紋){焊接裂紋(液化裂紋)高溫低塑性裂紋冷裂紋(低溫裂紋){氫致裂紋(延遲裂紋)再熱裂紋（焊后熱處理裂紋或去應(yīng)力退火裂紋）層狀撕裂(高溫失塑裂紋)

1）熱裂紋

在低于凝固溫度時產(chǎn)生的凝固裂紋，在300以上的高溫下產(chǎn)生的裂紋都稱熱裂紋。熱裂紋都貫穿在焊縫表面，斷口被氧化呈氧化色，裂紋寬度約0.05～0.5mm，裂紋末端略呈圓形。裂紋都產(chǎn)生在焊縫，也有出現(xiàn)在熱影響區(qū)。（1）焊縫中熱裂紋分類①焊道裂紋平行于焊縫稱縱裂紋，垂直于焊縫的稱橫裂紋?？v裂紋一般發(fā)生在焊縫中心，即中心線裂紋。橫裂紋沿柱狀晶界，往往與母材晶界相連。17焊接件的金相檢驗—焊接接頭常見缺陷五、焊接接頭常見缺陷{44焊接件的金相檢驗—焊接接頭常見缺陷②弧坑裂紋有縱、橫和星狀裂紋，大多發(fā)生在弧坑中心的等軸晶區(qū)。③根部裂紋起源于焊縫根部，沿柱狀晶界向焊縫擴展的裂紋。

2）根據(jù)熱裂紋形成原因，可分為結(jié)晶裂紋、熔化裂紋和高溫低塑性裂紋。（1）結(jié)晶裂紋焊縫結(jié)晶過程中，在固相線附近溫度下，沿晶界開裂的熱裂紋—稱結(jié)晶裂紋。主要出現(xiàn)在含雜質(zhì)S、P、C、Si等偏析處和收縮應(yīng)力作用下的焊縫中（包括弧坑），有縱向和橫向兩種裂紋。（2）熔化裂紋（液化裂紋）在焊接高溫作用下，基體金屬近縫區(qū)或多層焊縫的層間金屬中，因含有低熔點共晶組成物而被重新熔化，同時在焊接應(yīng)力作用下，使之沿奧氏體晶界開裂。裂紋主要發(fā)生在熱影響區(qū)，特別是靠近熔合線附近。（3）高溫低塑性裂紋在高溫合金和奧氏體不銹鋼焊接接頭中，由于在高溫下失去塑性導(dǎo)致的裂紋，所以也稱高溫失塑裂紋。它一般發(fā)生在熱影響區(qū)，但比熔化裂紋的部位離熔合線更遠些。裂紋的特點是沿晶界有清晰的光滑的光滑的棱邊，比液化裂紋直，無方向性，裂紋附近有再結(jié)晶現(xiàn)象。各種熱裂紋如圖5所示。18焊接件的金相檢驗—焊接接頭常見缺陷②弧坑裂紋45焊接件的金相檢驗—焊接接頭常見缺陷圖