焊缝中的固态相变

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1、6-1（二）第八组组员：张新淼杨巍张欠夭曦龙制作人：杨巍12mm低碳钢V型坡口横对接打底层焊接1.焊缝金属的固态相变过程；2.12mm低碳钢v型坡口打底层常见的缺陷，产生原因及防止措施；1.焊缝金属的固态相变过程焊接熔池完全凝固后，随连续冷却过程进行，焊缝金属将发生组织转变(A→F，P，B，M)。焊缝金属固态相变的机理:形核、长大。影响焊缝金属固态相变的组织的因素：焊接材料不同焊接材料、母材金属，使焊缝金属的固态相变组织发生变化。焊接方法和焊接工艺参数采用不同焊接方法，因焊缝的凝固和相变是在非平衡连

2、续冷却的条件下进行的。冷却条件明显地影响焊缝的固态相变。A1Ms温度时间回顾过冷A等温转变图的建立：什么是过冷奥氏体？Wc(%)温度AA＋FF＋PFFe-C二元相图？●转变组织类型：A→F+P低碳钢焊缝(如E4303焊条焊接Q225钢的焊缝)，由于碳含量较低，主要采用锰、硅固溶强化。F通常沿原奥氏体边界析出，焊缝中铁素体组织晶粒较粗大，呈柱状晶，有时甚至具有魏氏组织(W)形态。●W的特征：(1)F在A晶界呈网状析出；（2）在A内部沿一定的方向析出，形成长短不同的针状或片条状（3）直接插入珠光体晶粒内

3、。●影响因素：(1)冷却速度越大，焊缝P越多，组织细化、硬度升高；(2)焊缝过热度越大，促进魏氏组织的形成；(3)多层焊或热处理的焊缝，其组织为细小的铁素体和少量的珠光体，并使焊缝的柱状晶遭到破坏。一、低碳钢焊缝的固态相变组织低碳钢焊缝冷却速度对组织的影响冷却速度(℃/s)焊缝组织（%）焊缝硬度HV铁素体珠光体18218165579211671065351853561391955040602051003862228相同化学成分焊缝金属，冷却速度越大，焊缝金属中珠光体越多，而且组织细化，硬度增高。低碳

4、钢焊缝的固态相变组织低碳钢焊缝组织：F＋少量P过热时产生W。改善组织条件：1)多层焊：使焊缝获得细小和少量珠光体，使柱状晶组织破坏。2)焊后热处理：加热A3+20－30%消失柱状晶。3)冷却速度：冷却速度↑，硬度↑热处理对组织和性能的影响在900℃以上短时间加热，可使柱状组织消失。低碳钢单层焊缝受不同温度的再加热时，使柱状晶的细化程度不同，因而具有不同的冲击韧性。900℃附近的再加热效果最好，超过1100℃时则发生晶粒粗化，而在500－600℃加热时，由于焊缝金属中的碳、氮元素发生时效而使冲击韧度下

5、降。图3-42柱状晶消失临界温度　　　图3-43单层焊缝再加热时αk变化与低碳钢焊缝金属组织比较：(1)合金元素多除碳、锰、硅固溶强化外，还采取其他合金元素；强化方式通过固溶强化、细晶强化、沉淀硬化；出现不同的组织：铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体相变。(2)低合金钢焊缝中某些相变在一定条件下将被抑制（如珠光体）。(3)低合金钢焊缝中的F、P，与低碳钢焊缝中的F、P虽然在组织结构上相同，但形态上有很大的差别，因此也会反映出不同的性能。二、低合金钢焊缝的固态相变组织铁素体珠光体贝氏体马氏体高温A冷却速度

6、变化不同温度区间PF（先共析铁素体）FSP（侧板铁素体）AF（针状铁素体）FGF（细晶铁素体）层状珠光体粒状珠光体（屈氏体）细珠光体（索氏体）上贝氏体(Bu)下贝氏体(BL)M-A组元板条M片状M(一)铁素体转变低合金钢焊缝中铁素体大体分为四类：1先共析铁素体(简称PF)焊缝冷却到770－680℃，由A晶界首先析出，称粒界F(简称GBF)。高温停留时间较长，冷却的较慢，PF较多。PF呈细条状分布在A晶界，有时也呈块状。2侧板条铁素体(简称FSP)形成温度700－550℃，从A晶界PF的侧面以板条状向

7、晶内成长，从形态上如镐牙状。转变温度偏低，P受到抑制，扩大贝氏体的转变领域，故有人把这种组织称为无碳B。3针状铁素体(简称AF)形成温度约500℃，是在原始A晶内以针状分布，常以某些质点(氧化物弥散夹杂)为核心放射性成长。4细晶铁素体(简称FGF)在A晶粒内形成，一般都有细化晶粒的元素(如Ti、B等)存在，在细晶之间有P和碳化物(Fe3C)析出。FGF是介于铁素体与贝氏体之间的转变产物，故又称贝氏铁素体。FGF转变温度低于500℃，如果在更低的温度转变时(约450℃)，可转变为上贝氏体(Bu)。焊缝

8、中F形态(a)PF的形态(粒界条状铁素体)600X(b)FSP400X(c)焊缝中AF800X(d)FGF400X(二)珠光体转变1珠光体形成条件：焊接条件是属非平衡的介稳状态，所以低合金钢焊缝的组织固态转变很少能得到P，除非在很缓慢的冷却条件下(预热、缓冷和后热等)，才有少量P组织存在。焊接条件下，P转变将受到抑制，扩大了F和B转变的领域。当焊缝中含有硼、钛等细化晶粒的元素，P转变可全部被抑制。图3-48含钛及硼低合金钢焊缝金属的CCT图(C=0.09％，Ti=0.