焊缝及其热影响区的组织和性能

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1、第十一章凝固缺陷与控制焊缝及其热影响区的组织和性能1第一节焊接及其冶金特点2焊接：通过加热或加压，或者两者并用，用或不用填充材料，使两个分离的工件(同种或异种金属或非金属，也可以是金属与非金属)产生原子(分子)间结合而形成永久性连接的工艺工程。物理本质：独立工件实现原子(分子)间结合，对金属材料实现金属键的结合。从金属学的观点来看：两个被焊金属连接件处与焊缝金属形成共同晶粒。3焊接方法依据工艺特点分为：熔焊、压焊和钎焊。熔焊(FusionWelding)：局部加热使连接处达熔化状态，冷却结晶形成晶粒。压焊：加压、摩擦、扩散等物理作用克服表面

2、的不平度，挤出氧化膜等污物，在固态条件下实现连接。钎焊：用熔点低于母材的金属材料做钎料，加热温度仅是钎料熔化而母材并不熔化。是钎料与母材的粘合。硬钎焊(熔点高于450℃)和软钎焊(熔点低于450℃)之分。除加热温度较高的扩散焊之外，无需保护措施。4熔焊焊接接头的形成及其冶金过程熔焊焊接接头的形成经历加热、熔化、冶金反应、凝固结晶、固态相变直至形成焊接接头。亦可归纳为焊接热过程、焊接化学冶金过程和焊接物理冶金过程三个相互交错进行且彼此联系的局部过程。见图7-2(P137)焊接热过程：整个焊接过程自始至终都是在焊接热作用过程发生和发展的。焊接化

3、学冶金过程：液态金属、熔渣及气相之间进行一系列化学冶金反应，如金属的氧化、还原、脱磷、脱硫、合金化等。这些反应可以直接影响焊缝金属、组织和性能。5熔焊焊接接头的形成及其冶金过程近年在化学冶金方面的研究重点：1控制焊缝金属中夹杂物的种类、直径大小，作为形核质点细化焊缝金属晶粒，提高焊缝的强度与韧性；2向焊缝中加入微量合金元素(如Ti、Mo、Nb、V、Zr、B和RE等)进行变质处理；3适当降低焊缝的含碳量，最大限度的排出焊缝中S、P、O、N、H等杂质，提高焊缝的韧性。4计算机模拟如对焊缝的化学成分和力学性能进行优化设计，建立数学模型。6焊接物理

4、冶金过程：焊接热源作用→焊材及母材局部熔化→热源移走金属凝固结晶(原子近程有序→远程有序)→温度降低，同素异构金属固态相变热影响区(HeatAffectedZone,HAZ)：焊接过程中，焊缝周围未熔化的母材在加热和冷却过程中，发生显微组织和力学性能变化的区域。该区主要发生物理冶金过程。焊接接头由焊缝(WeldMetal)、热影响区(HAZ)、熔合区(FusionZone)和母材(BaseMetal)组成。熔焊焊接接头的形成及其冶金过程7保证焊接接头的措施：1选择合适的母材；选择合适的焊材；3控制焊接热过程，保证焊缝金属达到成分和组织要求及

5、焊接接头的力学性能；控制HAZ的组织转变，使接头满足设计和使用要求；5控制使焊接接头性能下降且在局部加热和冷却过程中产生的成分偏析、夹杂、气孔、裂纹、催化等缺陷。熔焊焊接接头的形成及其冶金过程8焊接温度场见“第二章凝固的温度场”“第三节熔焊过程温度场”9第二节焊缝金属的组织与性能10一焊接熔池的结晶见“第五章铸件凝固组织及其控制”“第五节焊接熔池凝固及控制”二焊缝金属的组织焊缝金属在连续冷却过程中发生固态相变的类型取决于化学成分及冷却条件。对碳钢和低合金钢焊缝，高温奥氏体在不同温度区间转变为铁素体、珠光体、贝氏体及马氏体。11编辑本段生产过

6、程和工艺过程生产过程是指从原材料（或半成品）制成产品的全部过程。对机器生产而言包括原材料的运输和保存，生产的准备，毛坯的制造，零件的加工和热处理，产品的装配、及调试，油漆和包装等内容。生产过程的内容十分广泛，现代企业用系统工程学的原理和方法组织生产和指导生产，将生产过程看成是一个具有输入和输出的生产系统。能使企业的管理科学化，使企业更具应变力和竞争力。　　在生产过程中，直接改变原材料（或毛坯）形状、尺寸和性能，使之变为成品的过程，称为工艺过程。它是生产过程的主要部分。例如毛坯的铸造、锻造和焊接；改变材料性能的热处理[1]；零件的机械加工等，

7、都属于工艺过程。工艺过程又是由一个或若干个顺序排列的工序组成的。　　工序是工艺过程的基本组成单位。所谓工序是指在一个工作地点，对一个或一组工件所连续完成的那部分工艺过程。构成一个工序的主要特点是不改变加工对象、设备和操作者，而且工序的内容是连续完成的。例如图32-1中[cc1]的零件，其工艺过程可以分为以下两个工序：　　工序1：在车床上车外圆、车端面、镗孔和内孔倒角；　　工序2：在钻床上钻6个小孔。　　在同一道工序中，工件可能要经过几次安装。工件在一次装夹中所完成的那部分工序，称为安装。在工序1中，有两次安装。第一次安装：用三爪卡盘夹住外圆

8、，车端面C，镗内孔，内孔倒角，车外圆。第二次安装：调头用三爪盘夹住外圆，车端面A和B，内孔倒角。编辑本段生产类型生产类型通常分为三类。1．单件生产单个地生产某个零件，很少重复地生