焊接接头组织性能.ppt

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1、焊接接头的组织和性能我们通常把焊接接头分为三个区域。即焊缝、热影响区和母材。这三个区域中只有焊缝经过了加热――高温溶化――完成一系列焊接冶金――冷却一次结晶凝固――二次结晶固态下相变这一焊接热循环。这个过程决定了焊缝金属的化学成分，组织性能，是否有焊接缺陷。热影响区是邻近焊缝的母材在熔化焊所特有的快速加热、快速冷却这一动态热过程中，在极短的时间内进行着除了熔化以外的一些金属学行为的区域，其特点是热场分布极不均匀，温度梯度非常大，与扩散有关的过程极不充分，组织和性能极不均匀，因此，它是一个最薄弱的环节，是焊接结构最容易发生破坏事

2、故的区域，我们焊接工作者就是紧紧围绕这两个区来开展自已的全部技术工作的。我们都十分清楚，焊接工艺评定的目的是保证焊接接头的力学性能符合规定，其判据也都围绕着力学性能而提出，这是因为任何承压的特种设备的设计、制造、运行都是用其安全性来进行评价的。因此、焊缝和热影响区的性能如何得到保证是我们永恒的追求。一、碳素钢焊接接头的组织性能调控　　有资料显示，碳素钢的产量约占钢材总产量80%，它是经受焊接加工量最大、覆盖面最广的钢种。可见讨论碳素钢的焊接接头有关问题仍有其重要意义。也就是说碳是碳素钢的主要合金成分，其性能取决于C的含量，其

3、中的Mn、Si只是有益的元素而非合金成分，S、P、O、N、H则是其杂质有害元素，是要严加控制的。GB/T700是普通碳素结构钢标准，其Mn≦0.8%，Si≦0.55%。GB/T699是优质碳素结构标准。而GB712、GB713、GB6654则是专用于船舶、锅炉、压力容器的专用碳素结构钢标准，其Si含量S、P含量限制的更低，而Mn含量提高。碳素钢的焊接性随其C含量增加而恶化，低碳钢（C≦0.25%）焊接性最好，但C含量大于0.15%时，对氢致裂纹敏感。1、焊缝金属的成分焊条电弧焊焊接碳素钢时焊接材料的选择通常都是按GB5117

4、标准其σb都不大于490MPa。且酸性焊条的焊缝金属Mn含量大多在0.8%以下Si在0.3%以下。碱性低氩焊条焊出的焊缝中Mn与Si含量则要高得多。基本上是属于Mn――Si合金系列的焊缝金属，即以Mn、Si的固溶强化机理来保证焊缝金属的力学性能。2、焊缝金属的显微组织与性能低碳钢是亚共析钢，在焊接熔池冷却凝固的一次结晶完成后，在一定温度下将发生二次结晶即固态相变，这时的组织应该是铁素体加少量珠光体。其组织质量分数的不同和性能的不同取决于冷却速度，即冷却速度越大，铁素体含量越少，珠光体越高，硬度强度也随之增高，且组织细小。反之则

5、组织变粗，铁素体越多珠光体越少、硬度强度降低。需要注意的是铁素体的形态，在不同冷却速度下也是不同的。且对性能有影响。做为亚共析钢的焊缝组织，当从高温冷却到Ar3温度时，焊缝中最先从奥氏体晶粒边介上析出的是先共析铁素体，其含碳量为0.02%，随着α铁的析出奥氏体的含碳量增加，在达到Ar1温度时（C0.8%的共析成分），剩余的奥氏体发生共析转变，变为铁素体＋渗碳体的混合物即珠光体。先共析铁素体是沿原奥氏体晶界析出故呈网状分布，此外，铁素体也可以从原奥氏体晶内部沿一定方向呈针或片状析出，可直接插入珠光体中。这种组织由于晶内位错密度较

6、低所以塑性韧性都较低。当含C量较高，高温（700℃－800℃）停留时间较长，冷却速度较慢时易形成这种组织。我们称其为魏氏组织，我们在焊接低碳结构钢时要尽量防止魏氏组织出现，而希望得到细晶针状铁素体。正如大家所知道的那样，焊缝金属的强度与母材相匹配比较容易而同时要有优异的塑性和韧性就未必容易了，正因为如此，所以在焊接工艺评定规则中提出了补加因素的要求，这就要求所制定的焊接工艺规程充分对钢材的内在质量进行了解对焊接要热循环进行有效控制，对焊接环境的多方面考虑，对焊件的结构刚性给予应有的关注（板厚，结构　要度）。千万不要用工艺评定代

7、替工艺规程。这里还有一个问题要提及，就是C-Mn系的焊缝金属在经过正火后，σSσb都会发生陡降，在实际生产中给予足够重视。3、低碳钢焊接热影响区我们已知，焊接热影响区的组织和性能变化取决焊接热循环过程中的二次结晶（即重结晶）特点。在固态无相恋发生的金属材料如AL、Cr、Ni和超低碳单相奥氏体钢超低碳高铬铁素体钢由于无相变，其热响区很简单，只有一个晶粒粗大的过热区，（热轧或冷轧后退火态）。碳素钢有同素异构转变，在固态下会发生相变所以热影响区要复杂得多。如会发生成分的变化和第二相析出。所以在距该焊缝区不同距离上由于被加热的最高温度

8、的不同（处在不同的热力场）和在这一温度区间停留的时间长短不同以及随后的冷却速度的不同（即物理冶金特点的不同）而导致产生不同的显微组织和力学性能的差异。低碳结构钢的热影响区组织大家已熟知，这里不在叙述，我们要牢记其要点，这就是其中只有完全重结晶区（正火区）性能最好。过热区晶粒粗