焊接热影响区的组织和性能

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1、第十章焊接热影响区的组织与性能1第十章焊接热影响区的组织与性能熔焊时在高温热源作用下，靠近焊缝两侧一定范围内发生组织和性能变化的区域称为“焊接热影响区”。图10-1焊接接头示意图1-焊缝；2-熔合区；3-热影响区；4-母材2第一节焊接热循环第二节焊接热循环下的金属组织转变特点第三节焊接热影响区的组织与性能3第一节焊接热循环一、研究焊接热循环的意义二、焊接热循环的参数及特征三、焊接热循环参数的计算4一、研究焊接热循环的意义焊件上距热源远近不同的位置，所受到热循环的加热参数不同，从而会发生不同的组织与性能变化。研究焊接热循环的意义为：①找出

2、最佳的焊接热循环；②用工艺手段改善焊接热循环；③预测焊接应力分布及改善热影响区组织与性能。5二、焊接热循环的参数及特征加热速度ωH最高加热温度Ｔm相变温度以上的停留时间tH冷却速度Ωc(或冷却时间t8/5)晶粒大小相变组织6三、焊接热循环参数的计算峰值温度Ｔm的计算相变温度以上的停留时间tH的计算冷却速度ωC和冷却时间的计算7点热源（厚板）线热源（薄板）点热源（厚板）线热源（薄板）8冷却速度：厚板薄板冷却时间：厚板薄板9第二节焊接热循环条件下的金属组织转变特点焊接过程的特殊性焊接加热过程的组织转变焊接时冷却过程的组织转变10一、焊接过

3、程的特殊性五个特点（以低合金钢为例）：加热温度高在熔合线附近温度可达l350～l400℃；加热速度快加热速度比热处理时快几十倍甚至几百倍；高温停留时间短在AC3以上保温的时间很短(一般手工电弧焊约为4～20s，埋弧焊时30～l00s)；在自然条件下连续冷却（个别情况下进行焊后保温缓冷）；有热应力作用状态下进行的组织转变。11二、焊接加热过程的组织转变焊接过程的快速加热，将使各种金属的相变温度比起等温转变时大有提高。12图10-4焊接快速加热对Ac1、Ac3和晶粒长大的影响（CCT图）d—晶粒的平均直径；A—奥氏体；P—珠光体；F—铁素体

4、；K—碳化物45钢40CrωH：1—1400℃/s；2—270℃/s；3—35℃/s；4—7.5℃/s)ωH：1—1600℃/s；2—300℃/s；4—42℃/s；5—7.2℃/s13钢　种相变点平衡状态加热速度ωH/（℃·S-1）AC1与AC3的温差/℃/℃6~840~50250~3001400~170040~50250~3001400~170045钢AC17307707757908404560110AC3770820835860950659018040CrAC17407357507708401535105AC378077580085

5、0940257516523MnAC1735750770785830355095AC3830810850890940408013030CrMnSiAC17407407758259203585180AC38207908358909804510019018Cr2WVAC1710800860930100060130200AC38108609301020112070160260表10-1加热速度对相变点Ac1和Ac3及其温差的影响14三、焊接冷却过程中的组织转变焊接条件下的组织转变不仅与等温转变不同，也与热处理条件下的连续冷却组织转变不同。随冷却

6、速度增大，平衡状态图上各相变点和温度线均发生偏移。共析成分成为一个成分范围15第三节焊接热影响区的组织与性能焊接热影响区的组织分布焊接热影响区的性能16不易淬火钢焊接热影响区的组织分布熔合区：又称半熔化区，是焊缝与母材的交界区。加热温度：1490～1530℃（固、液相线之间）组织：（未熔化但因过热而长大的）粗晶组织和（部分新凝固的）铸态组织。特点：该区很窄，组织不均匀，强度下降，塑性很差，是裂纹及局部脆断的发源地。过热区：紧靠熔合区加热温度：1100℃～1490℃（1100℃～固相线）组织：粗大的过热组织。特点：宽度为1～3mm，塑性

7、和韧性下降。相变重结晶区(正火区)：紧靠着过热区加热温度：850℃～1100℃（AC3至1100℃）组织：均匀细小的铁素体和珠光体组织（近似于正火组织）特点：宽度约1.2～4.0mm，力学性能优于母材。不完全重结晶区：加热温度：AC1～AC3之间组织：F+P(F粗、细不均)特点：部分组织发生相变，晶粒不均匀，力学性能差。一、焊接热影响区的组织分布171-熔合区；2-过热区；3-相变重结晶区；4-不完全重结晶区；5-母材；6-完全淬火区；7-不完全淬火区；8-回火软化区焊接热影响区的组织分布特征不易淬火钢易淬火钢181、完全淬火区焊接时处

8、于Ac3以上的区域，与不易淬火钢的过热区、正火区对应。加热时铁素体、珠光体全部转变为奥氏体，冷却时很容易得到淬火组织。在紧靠焊缝相当于低碳钢过热区的部位，得到粗大的马氏体，而相当于正火区的部位则得到细小的马