金属焊接性试验-金相图谱-录像用1.ppt

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1、金属焊接性基础实验指导书学院：材料科学与工程专业：材料成型及控制工程主讲教师：孟庆森教授2009-6-2实验一奥氏体不锈钢组织形态不锈钢腐蚀及其裂纹形态要求：（1）认识和描述不同组织形态特征；（2）结合应力腐蚀裂纹形成机理描述断口形貌特征。（3）写出实验报告。图11Cr18Ni9奥氏体王水浸蚀250×图218-8钢叶片的应力腐蚀断裂显微组织王水浸蚀400×备注：奥氏体和分布于晶界的碳化物。图318-8不锈钢熔合线刀状腐蚀（570℃/空气中12h）刀状腐蚀在焊缝的焊趾启裂，沿着焊缝熔合线向板厚方向深入，并慢慢地向母材金属和焊缝金属发展。成为制约焊接结构使用寿命的薄弱环节图4应力腐蚀裂纹沿晶

2、断裂断口形貌沿晶断裂，晶界及晶面上有腐蚀坑特征（扫描电镜二次电子像）图52Cr13叶片的应力腐蚀断口显微特征沿晶断裂，界面上有腐蚀的痕迹（透射电镜二次复型）图6X5CrNi18钢的点状腐蚀常因Cl-离子的存在而使不锈钢钝化层局部破坏以至形成腐蚀坑，甚至可以穿孔的腐蚀现象，称为点蚀或孔蚀图7X3CrNiMo17钢的应力腐蚀在化工设备破坏事故中，不锈钢的SCC超过60％，其次是点蚀约占20％以上，晶间腐蚀只占5％左右。而应力腐蚀开裂的拉应力，来源于焊接残余应力的失效超过30％。焊接拉应力越大，越易发生SCC。图8双相不锈钢焊缝组织氯化铁盐酸水浸蚀500×组织为A和δ-F，焊前预热，焊后回火处理

3、，采用奥202焊条。实验二异种钢焊接界面组织形态低碳钢HAZ过热组织及其裂纹实验要求：（1）了解和描述F-A异种钢连接界面组织结构特征。（2）了解和描述低碳钢HAZ过热区组织及其裂纹机理。（3）写出实验报告。图42Cr13与1Cr13叶片的对接1Cr13侧HAZ组织（A202焊条）氯化铁盐酸水浸蚀400×备注：组织为回火索氏体和条块状铁素体图52Cr13叶片与奥132的焊接接头熔合区（A202焊条）焊前150～200℃预热，焊后750℃回火图右侧为焊缝，组织为奥氏体和δ-F，图左侧为HAZ，组织为回火索氏体,可见脱碳软化区和增碳硬化区。盐酸苦味酸酒精溶液浸蚀400×图6魏氏组织Fig.6

4、Widmannstattenmicrostructure①低碳钢含碳量低铁素体一般首先沿奥氏体边界析出。HAZ晶粒粗大，铁素体在奥氏体晶界呈网状分布；或在奥氏体晶内沿一定方向析出，呈长短不同的针状或片状，直接插入珠光体晶粒中，如侧板条铁素体。②多层焊，小线能量焊或热处理后的焊缝和HAZ组织细化获得细小的铁素体和珠光体。图7碳钢气焊焊缝中的过烧裂纹Fig.7Overheatcrackingincarbonsteelweld焊后原始状态。粗大的魏氏组织，沿晶裂缝。由于焊接时温度过高，导致焊缝过烧。实验三Cr-Mo耐热钢再热裂纹形态及其形成机理实验要求（1）了解和描述Cr-Mo耐热钢再热裂纹形态

5、及其演变规律。（2）讨论再热裂纹的防止措施。（3）写出实验报告。①Cr-Mo低合金热强钢，或沉淀强化的高温合金，在多次重复焊接热循环或焊后热处理过程，或者焊接结构在500-600℃长期工作时，在HAZ产生的裂纹统称为再热裂纹或消除应力热处理裂纹。②再热裂纹产生于HAZ粗晶区，沿晶界开裂。③含有一定沉淀强化元素（Cr,Mo,Ni,Ti等）的金属材料具有再热裂纹敏感性。再热裂纹（Reheatcracking）▲蠕变断裂理论接头在再热过程中产生应力松弛和蠕变现象：＊晶界沉淀强化致使应力松弛产生的变形集中于晶界；＊空位聚集而产生空位开裂（cavitationmode）点阵空位在应力和沉淀作用下产生

6、运动，当空位集聚到足够数量时，晶界的结构面破坏，在应力作用下成为开裂。晶界优先滑动导致裂纹形核和发生扩展理论；晶界杂质析集弱化理论；杂质元素S,P,Sb,As等在500-600℃再热处理过程中在晶界析集，降低晶界的塑性变形能力。再热裂纹产生机理图8高温过热器管（12Cr1MoV）原始状态Fig.8High-temperaturetube-12Cr1MoV组织：F+P图9540℃、100大气压下运行5409小时后Fig.9workingfor5409hoursinworkcondition组织为F+P。珠光体已经球化，碳化物颗粒析出并分布于铁素体晶内和晶界。图10540℃、100大气压下运行

7、14150小时后Fig.10Workingfor14150hoursinworkcondition组织为F+P。珠光体已经完全球化，碳化物析出并开始聚集。图11540℃、100大气压下运行72247小时后Fig.11Workingfor72247hoursinworkcondition组织为F+碳化物，碳化物聚集于晶界，在原F基体上有更多的微细条、棒状碳化物析出。图12540℃、100大气压下运行85672小时后Fig.