山大Part III 焊接冶金 热影响区的组织和性能—焊缝组织转变.ppt

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1、材料成型基础PartIIIHAZ的组织和性能1焊接加热过程中金属组织转变特点2焊接热循环过程中晶粒的长大3焊接冷却过程中的组织转变4焊接条件下的CCT图及其应用Ch3焊缝组织转变§3.1焊接加热过程中金属组织转变特点一、与热处理相比，焊接热过程主要特点：（1）加热温度高在热处理条件下，加热最高温度一般为950~1050℃（Ac3以上l00~200℃），而焊接时熔合线区附近的加热温度最高，一般接近于金属的熔点。焊接低碳钢和低合金钢时，一般都在1350℃左右。PartVIIHAZ的组织与性能§3.1焊接加热过程中金属组织转变特点一、与热处理相比，焊接热过程主要特点：（2）加热速度快

2、热处理时为了保证加热均匀和减少热应力，对加热速度作了较严格的限制，一般为0.1~1℃/s。由于焊接采用的热源强烈集中，故加热速度比热处理要快得多，往往超过几十倍甚至几百倍。PartVIIHAZ的组织与性能§3.1焊接加热过程中金属组织转变特点一、与热处理相比，焊接热过程主要特点：（3）高温停留时间短热处理时的保温时间可以根据需要确定，而焊接时由于热循环的特点，在Ac3以上的停留时间很短，一般手工电弧焊约为4~20s，埋弧焊为30~100s。PartVIIHAZ的组织与性能§3.1焊接加热过程中金属组织转变特点一、与热处理相比，焊接热过程主要特点：（4）自然条件下连续冷却热处理时

3、可以根据需要来控制冷却速度或在冷却过程的不同阶段进行保温。而焊接时，一般都是在自然条件下连续冷却，冷却速度较快，个别情况下才进行焊后保温或焊后热处理。PartVIIHAZ的组织与性能§3.1焊接加热过程中金属组织转变特点一、与热处理相比，焊接热过程主要特点：（5）局部加热热处理时工件是在炉中整体加热，而焊接属于局部集中加热，温度分布不均匀，且随热源移动，局部加热区域也在不断地向前移动，这势必在焊接区造成一个复杂的应力应变场，而焊接热影响区就是在这样一个复杂的应力应变状态下进行着不均匀的组织转变。PartVIIHAZ的组织与性能二、焊接加热过程中的组织转变特点焊接加热速度对Ac1

4、、Ac3和晶粒长大的影响a）45钢（H：1-1400℃/s2-270℃/s3-35℃/s4-7.5℃/s）b)40Cr钢(H：1-1600℃/s2-300℃/s3-150℃/s4-42℃/s5-7.2℃)d-晶粒的平均直径A-奥氏体P-珠光体F-铁素体K-碳化物§3.1焊接加热过程中金属组织转变特点1、相变温度提高大量的试验结果表明,加热速度越快,母材相变点Ac1和Ac3的温度越高,而且Ac1和Ac3之间的温度差越大。PartVIIHAZ的组织与性能加热速度对相变点和Ac1与Ac3温差的影响钢种相变点平衡温度(℃)加热速度H（℃/s）Ac1与Ac3温差（℃）6~840~5

5、0250~3001400~170040~50250~3001400~170045钢Ac17307707757908404560110Ac3770820835860950659018040CrAc17407357507708401535105Ac3780775800850940257516523MnAc1735750770785830355095Ac3830810850890940408013030CrMnSiAc17407407758259203585180Ac38207908358909804510019018Cr2WVAc1710800860930100060130200A

6、c38108609301020112070160260§3.1焊接加热过程中金属组织转变特点PartVIIHAZ的组织与性能§3.1焊接加热过程中金属组织转变特点PartVIIHAZ的组织与性能加热时珠光体向奥氏体的转变和铁素体向奥氏体的溶解过程均属于扩散性转变，转变时形成晶核需要孕育期。在焊接快速加热的条件下，还没达到扩散过程所需的孕育期，温度就已经提高了。因此，Ac1和Ac3都推向了更高的温度，在这种条件下，转变过热度大，形核率高，转变速度更快。§3.1焊接加热过程中金属组织转变特点PartVIIHAZ的组织与性能钢中含有较多的碳化物形成元素时，随着加热速度的提高,相变点A

7、c1和Ac3有更显著的提高(如18Cr2WV)。这是由于该类钢的碳化物形成元素(Cr、W、Mo、Ti、V、Nb等)本身的扩散速度更小(比碳小1000~10000倍),同时它们阻碍碳的扩散,因而大大减慢了奥氏体的转变过程。§3.1焊接加热过程中金属组织转变特点PartVIIHAZ的组织与性能随着加热速度的提高，Ac1和Ac3的温度差加大，则是由于珠光体向奥氏体的转变是在铁素体和渗碳体的界面上形核，由于相界面积大，碳的扩散距离短，形核所需的孕育期较短，故Ac1提高的较少。而铁素体转变为奥氏体，需