焊接热影响区的组织和性能课件.ppt

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1、焊接热影响区的组织和性能第一节焊接热循环第二节焊接热循环条件下的金属组织转变特点第三节热影响区组织和性能焊接热影响区的组织重点内容:1)焊接热循环的主要参数、意义2)快速加热,连续冷却的金属组织转变特点3)CCT图的应用4)热影响区的划分方法5)不易淬硬钢及淬硬钢的焊接热影响区分布和组织转变热影响区(HeatAffectedzone,简称HAZ)熔焊时在集中热源的作用下，焊缝两侧发生组织和性能变化的区域称为“热影响区”或称“近缝区”(NearWeldZone)焊接接头是由两个主要部分组成，即焊缝和焊接热影响区，如图4-1所示。第一节焊接热循环焊接热循环：焊接过程中热源沿焊件移动

2、时，焊件上某点温度由低而高，达到最高值后，又由高而低随时间的变化称为焊接热循环。它是描述焊接过程中热源对被焊金属的热作用。距焊缝不同距离的各点，所经历的热循环是不同的，如图4-3所示。另外，由于焊接方法不同，热循环曲线的形状也发生较大的变化图4-3距焊缝不同距离各点的热循环（低碳钢，板厚20mm,手弧焊）图4-4不同焊接方法的焊接热循环1—手弧焊2—埋弧焊3—电渣焊一、焊接热循环的主要参数1.加热速度(WH)2.加热的最高温度(Tm)3.在相变温度以上的停留时间(tH)4.冷却速度(Wc)和冷却时间（t8/5、t8/3、t100）（一）加热速度(ωH)焊接条件下的加热速度比热处

3、理条件下要快的多，并随加热速度的提高，则相变温度也随之提高，同时奥氏体的均质化和碳化物的溶解也越不充分。因此，必然会影响到焊接HAZ冷却后的组织与性能。加热速度与许多因素有关，例如不同的焊接方法、焊接线能量、板厚及几何尺寸，以及被焊金属的热物理性质等。低合金钢几种常用的焊接方法的加热速度、冷却速度等有关数据见表4-l所示。（二）加热的最高温度（Tm）金属的组织和性能除化学成分的影响之外,主要与加热的最高温度Tm和冷却速度ωc有关。例如低碳钢和低合金钢焊接时，在熔合线附近的过热区，由于温度高(1300～1350℃)，晶粒发生严重长大，从而使韧性严重下降。（三）在相变温度以上的停留

4、时间（th）在相变温度Th以上停留的时间越长，越有利于奥氏体的均质化过程，但温度太高时(如1100℃以上)即使停留时不长，也会产生严重的晶粒长大。为便于分析研究，把高温停留时间th分为加热过程的停留时间t’和冷却过程的停留时间t’’,即th＝t’十t’’(参见图4—5)。（四）冷却速度(ωc)和冷却时间(t8/5、t8/3、t100)冷却速度是决定焊接HAZ组织性能的主要参数，如同热处理时的冷却速度一样。应当指出，焊接时的冷却过程在不同阶段是不同的。这里所讨论的是指一定温度范围内的平均冷却速度，或者是冷至某一瞬时温度Tc的冷却速度。对于低合金钢的焊接来讲，有重要影响的是熔合线附

5、近冷却过程中约540℃的瞬时冷却速度(见图4—5的C点)。近年来许多国家为便于分析研究，常采用某一温度范围内的冷却时间来讨论热影响区组织性能的变化，如800～500℃的冷却时间t8/5，800～300℃的冷却时间t8/3和从蜂值温度Tm冷至100℃的冷却时间t100等，这要根据不同金属材料所存在的问题来决定。焊接热循环是焊接接头经受热作用的里程，研究它对于了解应力变形、接头组织和力学性能等都是十分重要的，是提高焊接质量的重要途径。二.多层焊热循环的特点在实际焊接中,厚板多采用多层焊接,因此,有必要了解多层焊热循环作用特点。在单层焊时,因为受到焊缝截面积的限制,不能在更大的范围内

6、调整功率和焊速,所以焊接热循环的调整也受到限制。多层焊比单层焊具有更优越的地方,它是由许多单层热循环联合在一起的综合作用,同时相临焊层之间彼此具有热处理性质.从提高焊接质量而言,多层焊往往易达到要求。在实际生产中，根据要求不同，多层焊分为“长段多层焊”和“短段多层焊”（一）长段多层焊焊接热循环所谓长段多层焊，即每道焊缝的长度较长(一般1m以上)，这样在焊完第一层再焊第二层时，第一层已基本冷至较低的温度(一般在100～200℃以下)，其焊接热循环的变化如图4-17所示。由图4-17可以看出，相邻各层之间有依次热处理的作用，为防止最后一层淬硬，可多加一层“退火焊道”，从而使焊接质量

7、有所改善。应当指出，对于一些淬硬倾向较大的钢种，不适于长段多层焊接。因为这些钢在焊第一层以后，焊接第二层之前，近缝区或焊缝由于淬硬倾向较大而有产生裂纹的可能。所以焊接这种钢时，应特别注意与其他工艺措施的配合，如焊前预热、层间温度控制，以及后热缓冷等。（二）短段多层焊焊接热循环所谓短段多层焊，就是每道焊缝长度较短(约为50～400mm)，在这种情况下，未等前层焊缝冷却到较低温度(如Ms点)就开始焊接下一道焊缝。短段多层焊的热循环如图4-18所示。由图4-18看出，近缝区1点和4点所经历的焊接热