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时间：2022-01-08
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1、第三章熔池凝固和焊缝固态相变第四节焊缝性能的控制第一节熔池凝固第二节焊缝固态相变第三节焊缝中的气孔和夹杂重点内容1、熔池凝固条件和特点及一般规律2、各钢种焊缝的固态相变组织的转变3、焊缝中的气孔和夹杂问题4、焊缝性能问题讨论4熔池凝固过程的研究目的：熔池凝固过程对焊缝金属的组织、性能具有重要影响。焊接工程中，由于熔池中的冶金条件和冷却条件不同，可得到性能差异很大的组织。同时有许多缺陷是在熔池凝固的过程中产生的，如气孔、夹杂、偏析和结晶裂纹等。另一方面，焊接过程是处于非平衡的热力学条件，因此熔池金属在凝固过程中会产生
2、许多晶体缺陷，如点缺陷（空位和间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（界面）。这些缺陷的发展严重影响焊缝的金属的性能。熔焊时，在高温热源的作用下，母材将发生局部熔化，并与熔化了焊丝金属搅拌混合而形成焊接熔池（WeldPool）。与此同时，进行了短暂而复杂的冶金反应。当焊接热源离开以后，熔池金属便开始凝固（结晶），如图3-1。第一节熔池凝固一、熔池的凝固条件和特点焊接熔池与铸钢锭的凝固过程基本相同，其结晶过程也是晶核生成和晶核长大的过程。但凝固又有其特殊性。1.熔池的体积小（30cm3,100g）、冷却速度大（4-100
3、度/s）含碳高、合金元素较多的钢种，容易产生淬硬组织，甚至焊道上产生裂纹熔池中心和边缘有较大的温度梯度，致使焊缝中柱状晶得到很大发展，一般情况下没有等轴晶，只有在焊缝断面的上部有少量的等轴晶（电渣焊除外）。2.熔池中的液态金属处于过热状态熔池温度1770度，熔滴2300度，钢锭1550度合金元素的烧损比较严重，使熔池中非自发形核的质点大为减少（柱状晶的形成原因之一）。4联生结晶熔池壁相当于铸型壁，熔池内金属和熔池壁局部熔化的母材在凝固过程中长成共同晶粒（体）。熔池壁作为非自发形核的基底。3.熔池是在运动状态下结晶（
4、如图3-2）熔池以等速随热源移动，熔化和凝固同时进行。气体吹力，焊条摆动、内部气体逸出等产生搅拌作用，利于排除气体和夹杂，有利于得到致密而性能好的焊缝。7二、熔池结晶的一般规律焊接时，熔池金属的结晶与一般炼钢时钢锭的结晶一样，也是在过冷的液体金属中，首先形成晶核和晶核长大的结晶过程。生核热力学条件是过冷度而造成的自由能降低；生核的动力学条件是自由能降低的程度。1.熔池中晶核的形成晶核有两种，自发形核和非自发形核，形成两种晶核都需要能量。①自发形核所需能量：其中：σ——新相-液相的界面张力ΔFv——单位体积内固液两相
5、自由能之差②非自发形核所需能量：θ=0°→Ek´=0→液相中有大量的悬浮质点和现成表面。θ=180°→Ek´=
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