焊接接头性能

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1、焊接接头性能焊接接头性能焊接接头的组成焊缝金属的组织和机械性能焊接热影响区的性能影响焊接接头性能的因素焊接接头的组成焊接接头是由焊缝金属，熔合区和热影响区三部分组成。焊接接头的特点：由于焊接条件的特点：加热温度高，加热速度快，高温停留时间短，自然条件下冷却及局部加热，从而就决定了焊接接头的组织与性能的不均匀性。它不仅与结构特征、母材的钢种、接头型式、焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数、热处理等有关外，还存在应力集中，残余应力及焊接缺陷，这些无不对焊接接头性能有着重要的影响。焊缝金属的组织和机械性能焊接时，熔池温度高到低至

2、室温，经过两次组织转变：一次结晶和二次结晶。焊缝组织除与化学成份有关外，还取决于一次结晶和二次结晶。焊缝金属的性能又与焊缝金属的组织有着密切的联系。焊接熔池的一次结晶熔池结晶的特殊性熔池的体积小，冷却速度大。平均冷却速度4～10℃/S。易产生硬化组织及焊道上的裂纹。熔池中心到边缘温度梯度大，柱状晶得到很大发展。熔池熔池中的液体金属处于过热状态，合金元素烧损严重。熔池熔池是运动状态下结晶。焊接熔池的一次结晶组织液体金属在凝固时，通常在熔池边缘熔合区母材的晶粒上，沿与散热相反方向以柱状形态向焊接熔池中心生长，直至阻碍停止生

3、长，称为柱状晶，其组织为奥氏体。偏析：冷却速度快，固相中化学成份来不及扩散趋于一致，保持着由于结晶先后而产生的成份均匀性，非金属夹杂物在结晶过程中来不及浮出残存在焊缝内部。焊接熔池一次结晶组织不仅影响焊缝金属的抗裂性能，而且对焊缝金属的强度、塑性、韧性和抗腐蚀能力都有一定的影响。一次结晶为细的柱状晶时，其性能比粗大的柱状晶好，粗大的柱状晶不仅降低其塑性和韧性，偏析越严重，化学成份越不均匀，焊缝抗裂性能越差，力学性能和耐腐蚀性能的不均匀程度越大。当硫、磷等杂质元素偏析越严重，且集中在焊缝中心线处，很容易发生热裂纹。焊缝金

4、属的二次结晶一次结晶的奥氏体组织继续冷却到相变温度以下时，经过二次结晶得到的实际组织，其组织状态与焊缝金属的化学成份，冷却条件和热处理等因素有关。不同钢材在不同条件下得到的焊缝组织是不同的。低碳钢的焊缝组织低合金高强钢的焊缝组织钼和铬耐热钢的焊缝组织低碳钢的焊缝组织低碳钢的焊缝组织：一次结晶得到的奥氏体，当冷却至相变时，奥氏体转变成铁素体加珠光体。冷却速度越快，珠光体的数量越多，铁素体含量就越少。若温度梯度大，冷却速度小，铁素体中还有魏氏组织特征。低合金高强钢的焊缝组织低合金高强钢的焊缝组织。低合金钢焊缝组织为铁素体加

5、少量珠光体。冷却速度快产生粒状贝氏体，低合金高强钢，焊缝组织为贝氏体或低碳马氏体。钼和铬耐热钢的焊缝组织钼和铬耐热钢的焊缝组织。合金元素较少的耐热钢，在焊前预热、焊后缓冷的条件下，得到珠光体和部分淬硬组织，高温回火后，可得到完全的珠光体组织，合金元素较多的耐热钢，当焊接材料成份与母材相近时，在焊前预热、焊后缓冷的条件下，其焊缝组织为贝氏体，也可能出现马氏体组织。焊缝二次结晶组织的特征和形态将直接影响焊缝金属的性能。从强度看，马氏体比其它组织强度高，贝氏体介于马氏体和铁素体加珠光体组织之间，铁素体和奥氏体的强度较低。从塑

6、性、韧性来看，奥氏体在温度下降时无明显的脆性转变现象，塑性、韧性最好；铁素体加珠光体组织次之；粒状贝氏体强度低，韧性良好；上贝氏韧性最差，高碳马氏体硬而脆，几乎没有韧性，低碳马低体则有相当的强度。抗裂性看，铁素体加珠光体和奥氏体的抗裂性能较好，奥氏体加少量铁素体双相组织比单相奥氏体具有更好的抗裂性能。贝氏体、贝氏体加马氏体则对冷裂纹的敏感性最大。组织越细，越均匀，其性能比粗大而不均匀的组织好。焊接热影响区的性能在焊接热源作用下，焊缝两侧的母材金属发生了组织、性能的变化。这个组织性能发生变化的区域叫做热影响区。焊接熔合区

7、及热影响区的组织分布。（不易淬火钢热影响区的组织分布）焊接热影响区里根据组织的特征可分为四个小区。熔合区焊接条件下，熔化过程很复杂，母材相邻的晶粒熔化的程度有很大区别。由于晶粒导热不同而熔化情况各不相同。大量实践证明，熔合区是整个焊接接头中的一个薄弱地带。此地带存在着严重的化学不均匀性和物理不均匀性。熔合区在组织上和性能上也是不均匀的，接近母材一侧的金属组织是过热组织，塑性差，晶粒十分粗大，许多情况下，熔合区是产生裂纹，局部脆性破坏的发源地。过热区此区段处于1100℃的固相线温度的高温范围。奥氏体晶粒发生严重长大。正火

8、区（相变重结晶区）金属被加热到Ac3以上稍高的温度下，将会发生重结晶（铁素体和珠光体全部转变为奥氏体）。焊接速度快，最高温度下降，奥氏体晶粒还未十分长大。故在空气中冷却时得到均匀而细小的铁素体和珠光体组织，是接头中综合性能最好的区域。此区温度范围在Ac3～1000℃之间。不完全重结晶区焊接时处于Ac1～Ac3之间范围的热影响区。金