山大Part III 焊接冶金 热影响区的组织和性能―焊接热循环ppt课件.ppt

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1、材料成型基础——焊接部分PartIII焊接热影响区组织和性能焊接热影响区组织和性能1、HAZ的概念2、焊接热循环3、焊缝金属组织转变4、HAZ组织与性能焊缝HAZ母材焊接接头的宏观组织和热影响区示意图Ch1HAZ的概念PartVIIHAZ的组织与性能热影响区概念:焊接过程中母材因受焊接热的影响，金相组织和性能发生变化的区域称为“热影响区”(HeatAffectedZone，简记HAZ)。热影响区是焊接接头的薄弱环节。焊接接头热影响区焊缝CH2焊接热循环1、焊接热循环的基本概念2、焊接热循环的主要参数3、焊接热循环的主要影响因素4、焊接热循环参数的计算5、冷却时间的计算6、冷却时间

2、对HAZ组织性能的影响7、多层焊焊接热循环§2.1焊接热循环基本概念焊接热循环：焊接过程中热源随焊件移动，焊件上某点温度由低而高，达到最大值后，又由高而低随时间的变化的过程。焊接热循环曲线焊接过程中焊件上某点的温度随时间变化的曲线。描述了焊接过程中热源对母材金属的热作用。在焊缝两侧距焊缝远近不同的各点,所经历的热循环是不同。距焊缝越近的各点,加热的最高温度越高。PartVI焊接热循环§2.1焊接热循环基本概念PartVI焊接热循环20Mn钢h=20mm,v=2.5m/sI=170A,U=25VT/ºC距离焊缝不同点的焊接热循环——20Mn钢§2.1焊接热循环基本概念距离焊缝不同点

3、的焊接热循环——铝合金PartVI焊接热循环§2.2焊接热循环的主要参数根据焊接热循环对组织性能的影响，主要考虑以下四个参数：(1)加热速度(ωH);(2)加热最高温度(Tm);(3)相变温度以上停留时间(tH);(4)冷却速度(ωc)和冷却时间(t8/5,t8/3,t100)。PartVI焊接热循环§2.2焊接热循环的主要参数1、加热速度ωH焊接条件下的加热速度比热处理条件下要快的多，并随着加热速度的提高，则相变温度也随之提高，同时奥氏体的均质化和碳化物的溶解也越不充分，因此必然会影响到焊接HAZ冷却后的组织与性能。PartVI焊接热循环§2.2焊接热循环的主要参数1、加热速度

4、ωH如：H(加热速度)—TP(相变温度)，会导致奥氏体化程度和碳化物溶解程度。加热速度与许多因素有关,如焊接方法、焊接线能量、板厚及几何尺寸(散热条件)及母材热物理性质等。PartVI焊接热循环§2.2焊接热循环的主要参数2、加热的最高温度Tm加热的最高温度Tm也是影响焊缝金属组织和性能的一个重要参数，指工件上某一点在焊接过程中所经历的最高温度，即该点热循环曲线上的峰值温度。考察位置不同最高温度不同冷却速度不同焊接组织不同性能不同。PartVI焊接热循环§2.2焊接热循环的主要参数2、加热的最高温度Tm例如：熔合线附近（对一般低碳钢和低合金钢来说，其Tm可达13

5、00~1350℃），由于温度高，其母材晶粒发生严重长大，导致塑性降低。峰值温度Tm与焊件的初始温度T0，焊接线能量E，被焊金属的板厚h及离热源中心距离有关。PartVI焊接热循环§2.2焊接热循环的主要参数3、在相变温度以上的停留时间tHtH越长，越有利于奥氏体的均质化，但温度太高时(1100ºC以上时)即使停留时间不长，也会产生严重晶粒长大。为了便于分析，将tH分为加热过程的停留时间t'和冷却过程的停留时间t''，即tH=t'+t''，。tH与焊接能量E，被焊金属的工件板厚h以及焊件的初始温度T0以及加热最高温度Tm等因素有关。PartVI焊接热循环§2.2焊接热循环的主要参数

6、4、冷却速度ωc和冷却时间(t8/5，t8/3，t100)冷却速度，特别是在固态相变温度范围内冷却速度，是焊接热循环中极其重要的参数，它将决定焊接接头的组织、性能及接头质量。在试验研究中，准确地测量瞬时冷却速度有一定地困难，因此目前多采用一定温度范内地冷却时间来代替冷却速度。PartVI焊接热循环§2.2焊接热循环的主要参数4、冷却速度ωc和冷却时间(t8/5，t8/3，t100)对于一般碳钢及低合金钢常采用固态相变温度范围的800~500℃冷却时间t8/5；而对于淬硬倾向比较大的钢种有时采用800~300℃冷却时间t8/3或由峰值温度冷至100℃的冷却时间t100。PartVI

7、焊接热循环单层电弧焊低合金钢时近缝区热循环参数§2.2焊接热循环的主要参数板厚/mm焊接方法焊接线能量/J/cm900℃以上停留时间/s冷却速度/℃/s900℃时加热速度/℃/s备注加热时间冷却时间900℃550℃1TIG9400.41.2340601700对接无坡口2TIG16800.61.81203012003SAW37802.05.55412700对接有焊剂垫5SAW71402.5740960010SAW193204.013225200V型对接有焊剂垫15SAW420009