《热影响区》PPT课件

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1、第四章焊接热影响区的组织和性能天津大学王惜宝本章主要根据低合金高强钢焊接过程中，由于快速不均匀加热和冷却影起热影响区组织性能的变化，进行系统地讨论基本概念：1.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2.焊接接头:由两个主要部分所组成，焊缝和焊接热影响区示意图4-1第一节焊接热循环焊接热循环的概念焊接过程中热源沿焊件移动时，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一、焊接热循环的主要参数（一）加热速度（ωH）ωH=dT/dtωHT相变A均质化和碳化物溶解越

2、不充分（二）加热的最高温度（Tm）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时间（tH）高温停留时间tH为焊接加热和冷却过程中在相变温度以上的停留时间，分为加热过程的停留时间t′和冷却过程的停留时间t′′tH＝t′＋t′′tH越长，越有利于奥氏体的均质化过程，但tH越长，奥氏体晶粒越容易长大；特别是在温度较高时（如1100℃以上)，即使停留时不长，也会产生严重的晶粒长大。（四）冷却速度（ωc）和冷却时间（t8／5、t8／3、t100等）1.冷却速度是一个不易准确描述的变化

3、量，在工程实际应用中常用冷却时间t8／5、t8／3或t100来表述焊接冷却过程2.t8／5、t8／3为焊接冷却过程中温度从800~500℃或800~300℃的冷却时间3.t100为焊后冷却到100℃所花时间（一）长段多层焊焊接热循环1.长段多层焊：每道焊缝的长度较长（一般1m以上），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），其特点是相邻各层之间有依次热处理的作用，不适用于淬硬倾向较大的钢种2.焊接热循环的变化如图4－17所示。二、焊接热循环的形式（二）短段多层焊焊接热循环1.短段多层焊：每道焊缝长度较短（约为50～400mm），未等

4、前层焊缝冷却到较低温度（如Ms点）就开始焊接下一道焊缝，其特点是后焊一层对先焊层具有缓冷作用，可以防止焊接接头产生淬硬组织，适于焊接晶粒易长大而又易于淬硬的钢种2.短段多层焊的热循环如图4－18所示第二节焊接热循环条件下的金属组织转变特点一、HAZ热循环的特点（五点）：1.加热温度高2.加热速度快3.高温停留时间短4.焊接时，一般都是在自然条件下连续冷却，个别情况下才进行焊后保温或焊后热处理5.局部加热1.加热速度越快，被焊金属的相变点Acl和Ac3的温度越高，而且Acl和Ac3之间的温差越大，如图4－19和表4－8所示。含有碳化物合金元素（Cr、W、Mo、V、Ti、Nb

5、等）的钢，加热速度对相变温度的影响更大2.奥氏体均质化程度较低二、焊接对加热过程组织转变的特点三、焊接时冷却过程组织转变的特点1.组织转变过程中热循环特点ωc大、Tm高、tH短2.焊接过程组织转变特点：对于一般的低碳钢，焊接时淬硬倾向比热处理时要大;对于合金钢，焊接时比热处理的淬硬倾向要小3.在焊接和热处理条件下连续冷却的组织转变图（即CCT图），如图4－21和图4-22所示由图4－21、图4－22和表4－9可以看出，45钢在焊接条件下比在热处理条件下的CCT曲线稍向右移（主要考虑MS附近）。说明在相同冷却速度条件下，焊接时比热处理时的淬硬倾向大。相反，40Cr钢在焊接条

6、件下的CCT曲线比热处理条件下的CCT曲线向左移动，也就是在同样冷却速度下焊接时比热处理时的淬硬倾向小。3.原因：（1）碳化物合金元素（如Cr、Mo、V、Ti、Nb等）只有充分溶解在奥氏体的内部，才会增加奥氏体的稳定性（即增加淬硬倾向）（2）热处理条件下，有充分的时间使碳化物合金元素向奥氏体内部溶解（3）焊接条件下，加热速度快，高温停留时间短，合金元素不能充分地溶解在奥氏中，降低了淬硬倾向（4）不含碳化物合金元素的钢（如45钢），一方面不存在碳化物的溶解过程，另一方面在焊接条件下，近缝区组织粗化，淬硬倾向比热处理条件下要大三、焊接条件下CCT图及其应用1.图4－23是16

7、Mn钢的CCT图及组织和硬度的变化图2.在焊接条件下熔合区附近（Tm=1300～1350℃）t8／5冷却时间，可以在图上查出相应的组织和硬度3.影响CCT图的因素（1）母材化学成分的影响除钴之外，所有固溶于奥氏体的合金元素都使S曲线向右移，即增加淬硬倾向，并降低Ms点，其中以碳的影响为最大（2）冷却速度的影响a.随着冷却速度的增高，对于Fe－C合金，A1、A3、Acm均移向更低的温度，共析成分由C0．83％转为C0.4％～0.8％。b.马氏体增大滑移的抗力，不均匀切变就会以孪晶方式进行，马氏体就由条状变为片状3.峰值温度的影响