金属熔焊原理 教学课件 作者 邓洪军 熔焊原理第四章.ppt

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1、焊接接头的组织与性能熔池的凝固与焊缝金属的固态相变焊接熔合区的特征焊接热影响区熔池的凝固与焊缝金属的固态相变一、熔池凝固的特点1、熔池的体积小，冷却速度大，平均冷却速度约为4～100℃/s。2、熔池的温度分布不均匀，从熔池中心到边缘存在很大的温度梯度。3、熔池是在运动的状态下结晶的。熔池液态金属流动的总趋势是从熔池的头部向尾部流动。4、焊接熔池凝固以熔化母材为基础。二、熔池金属的凝固过程熔池的凝固与焊缝金属的固态相变三、焊缝金属的化学不均匀性偏离平衡条件结晶称为不平衡结晶。在不平衡结晶下得到的焊缝金属，其化学成分是不均匀的，即存在偏析。1、显微偏析由于焊接过程冷却较快，固相内的成分来不

2、及扩散，于是，把这种先后结晶而造成的化学不均匀性被保留下来，便形成了显微偏析。2、层状偏析由于焊缝金属化学成分不均匀形成的，称为层状偏析或结晶偏析。3、区域偏析熔池的凝固与焊缝金属的固态相变四、焊缝金属的固态相变具有固态相变的结构钢焊接时,熔池凝固所得的是一次结晶组织。在继续冷却过程中一次结晶组织将发生组织转变(即固态相变)，转变后得到的是二次结晶组织，又称为固态相变组织。1、低碳钢焊缝的固态相变组织低碳钢的焊缝金属含碳量较低，高温奥氏体固态相变后的组织是铁素体加少量的珠光体。2、低合金钢焊缝的固态相变组织低合金钢焊缝固态相变的情况比低碳钢复杂得多，除铁素体与珠光体转变外，还可能出现贝

3、氏体与马氏体转变。熔池的凝固与焊缝金属的固态相变（1）铁素体转变1）先共析铁素体3）针状铁素体2）侧板条铁素体4）细晶铁素体（2）珠光体的转变接条件下的固态相变属于非平衡相变，一般情况下，低合金钢焊缝中很少会发生珠光体转变，只有在冷却速度很低的情况下，才能得到少量的珠光体。（3）贝氏体的转变当冷却速度较高或过冷奥低体更稳定时，珠光体转变被抑制而出现贝氏体转变。（4）马氏体转变过冷奥氏体保持到Ms点以下，就会发生无扩散型的马氏体转变。熔池的凝固与焊缝金属的固态相变五、焊缝组织与性能的改善1、改善焊缝金属一次组织的措施（1）焊缝金属的变质处理在液体金属中加入少量的合金元素使结晶过程发生明显

4、变化，从而达到细化晶粒的方法叫做变质处理。（2）振动结晶目前正在研究和发展的振动结晶的方法有：低频机械振动、高频超声振动、电磁振动。熔池的凝固与焊缝金属的固态相变（3）调整焊接工艺参数焊接工艺参数决定了熔池的温度、形状、尺寸和冷却速度，最终直接影响熔池结晶时晶粒成长的方向、晶粒的形状和尺寸，并影响焊缝金属的化学不均匀性（4）锤击坡口或焊道表面2、改善焊缝金属二次组织的措施（1）焊后进行热处理（2）进行多层焊（3）跟踪回火焊接熔合区的特征在一般条件下，熔合区通常会成为整个接头的薄弱环节，对接头质量起决定作用，很多接头失效的起源往往就在熔合区。一、熔合区的形成熔合区是由于母材坡口表面复杂的

5、熔化情况形成的。二、熔合区的不均匀性1、熔合区的化学不均匀性2、熔合区的物理不均匀性焊接热影响区一、焊接热影响区的形成及影响因素1、焊接热影响区的形成焊接过程中，在形成焊缝的同时不可避免地使其附近的母材经受了一次特殊的热处理，形成了一个组织和性能极不均匀的焊接热影响区；2、影响焊接热影响区组织与性能的主要因素（1）母材自身的冶金特性（2）母材焊前的状态（3）焊接方法及其工艺参数焊接热影响区二、焊接热影响区固态相变的特点1、焊接热影响区热循环的特点（1）加热温度高（2）加热速度快（3）高温停留时间短（4）各点的温度随时间及热源的位置而变化（5）冷却方式为自然条件下的连续冷却焊接热影响区2

6、、焊接热影响区的组织转变特点（1）焊接热影响区加热时组织转变的特点a:使加热时的相变温度升高b:影响奥氏体的均质化程度（2）焊接热影响区的CCT图三、焊接热影响区的组织1、过热区2、相变重结晶区（正火区）3、不完全重结晶区焊接热影响区四、焊接热影响区的性能1、热影响区的硬度分布2、焊接热影响区的脆化（1）粗晶脆化（2）组织脆化（3）热应变时效脆化3、焊接热影响区的软化