第十二講 焊接化學(xué)成分的不均勻性

第十五章化學(xué)成分的不均勻性1.微觀偏析2.宏觀偏析3.焊接接頭中熔合區(qū)的化學(xué)成分的不均勻性?微觀偏析--短程偏析，是不平衡凝固造的；?微觀偏析--晶粒內(nèi)部或晶界等微區(qū)內(nèi)成分不均勻現(xiàn)象。1?枝晶偏析2?晶界偏析1、微觀偏析（1）枝晶偏析a.機(jī)理結(jié)晶時(shí)冷速較大，擴(kuò)散來(lái)不及，先結(jié)晶富高熔點(diǎn)組元，導(dǎo)致樹枝晶內(nèi)部成分不均勻.b.影響因素合金相圖的形狀：垂直、水平距離大偏析嚴(yán)重，垂直比水平影響更大（結(jié)晶溫度低擴(kuò)散慢）原子的擴(kuò)散能力：擴(kuò)散能力差，更易偏析1、微觀偏析（1）枝晶偏析b.影響因素凝固時(shí)的冷卻條件：冷速越大，過(guò)冷越大，開始結(jié)晶溫度越低，擴(kuò)散能力越??；冷速很大，液相中的擴(kuò)散也受到抑制，發(fā)生無(wú)擴(kuò)散結(jié)晶，偏析程度反而減小。合金元素：C促S、P偏析；焊接比鑄造偏析程度小，可能與焊接冷速很大，液相中的擴(kuò)散受到抑制有關(guān).1、微觀偏析（2）晶界偏析在樹枝晶體之間（晶粒與晶粒之間）最后凝固部分（即晶界區(qū)）積累了更多的低熔點(diǎn)組元和雜質(zhì)元素晶界偏析的程度比晶內(nèi)偏析更為嚴(yán)重，有時(shí)在晶界上還會(huì)出現(xiàn)一些不平衡的第二相，如低熔點(diǎn)共晶體產(chǎn)生的原因與枝晶偏析相同塑性和韌性降低、增加熱裂傾向、降低耐腐蝕性能等1、微觀偏析低碳鋼焊縫中S的晶界偏析（3）微觀偏析的消除措施?固相線下100~200℃長(zhǎng)時(shí)間擴(kuò)散退火（均勻化）?熱軋或熱鍛也可改善1、微觀偏析宏觀偏析為長(zhǎng)程偏析，是發(fā)生于區(qū)域之間的成分差別（區(qū)域偏析）。液態(tài)金屬沿枝晶間的流動(dòng)對(duì)宏觀偏析的產(chǎn)生有著重要的影響。焊接不易宏觀偏析，熔池中有強(qiáng)烈的對(duì)流拌；鑄造宏觀偏析嚴(yán)重?正常偏析（正偏析）?區(qū)域偏析?反偏析（逆偏析）?比重偏析（重力偏)?層狀偏析2、宏觀偏析2、宏觀偏析（1）正偏析?鑄件外層純度高、溶質(zhì)含量低，內(nèi)部溶質(zhì)含量高、雜質(zhì)集中的區(qū)域偏析為正常偏析?機(jī)理：冷速較慢，低熔點(diǎn)組元充分向內(nèi)部聚集?危害：鑄件性能不均勻；但可借此對(duì)金屬提純?防止：擴(kuò)散退火無(wú)效，提高冷速有效，如降低澆注溫度、加速鑄件凝固2、宏觀偏析（2）反偏析?

外層溶質(zhì)元素含量反而高于內(nèi)層的含量；?不常見，易發(fā)生于凝固溫度區(qū)間寬、凝固收縮大、冷卻緩慢、枝晶粗大、液體金屬中含氣量較高等情況下。?機(jī)理：由于鑄件表層枝晶間以及內(nèi)部的低熔點(diǎn)液體，在液體金屬靜壓力和析出氣體壓力的作用下，通過(guò)樹枝晶之間收縮產(chǎn)生的空隙滲出到表面，在表面形成的一種含有較多低熔點(diǎn)組元和雜質(zhì)的偏析層。2、宏觀偏析（3）比重偏析a.機(jī)理?合金凝固時(shí)有初生相（過(guò)共晶或亞共晶），且初生相和液相之間的比重差別較大（過(guò)共晶鑄鐵石墨上?。?個(gè)別合金液相比重不同導(dǎo)致分層，凝固后比重偏析（Cu-Pb合金上部富Cu）b.防止措施?快速凝固?在合金中加入第三種能形成熔點(diǎn)較高、比重與液相接近的化合物相，在凝固過(guò)程中首先從液相中析出，形成樹枝狀骨架，阻止偏析相的沉浮2、宏觀偏析(4)區(qū)域偏析焊接時(shí),柱狀晶成長(zhǎng)過(guò)快,溶質(zhì)或雜質(zhì)在中心富集,凝固后在焊縫中心線附近出現(xiàn)嚴(yán)重偏析.2、宏觀偏析(5)層狀偏析焊接時(shí),由于熱的周期性作用,急冷與急熱的交替作用,致使結(jié)晶過(guò)程發(fā)生周期性變化而造成化學(xué)成分的不均勻.2、宏觀偏析（4）宏觀偏析的消除?擴(kuò)散退火無(wú)效?改善加工工藝3.焊接接頭中熔合區(qū)的化學(xué)成分不均勻性?熔合區(qū)是焊接接頭中的薄弱之處.?固液界面附近的溶質(zhì)濃度的分布與該元素的擴(kuò)散系數(shù)和分布系數(shù)有關(guān).?由于焊接熔合區(qū)化學(xué)成分的不均勻性,致使組織和性能不均勻性.焊接熔合區(qū)的