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1、第四章焊接热影响区组织和性能1第四节焊接热力模拟试验方法的特点第一节焊接热循环第二节焊接热循环条件下的金属组织转变特点第三节热影响区组织和性能第四章焊接热影响区组织和性能2重点内容:1)焊接热循环的主要参数、意义2)快速加热,连续冷却的金属组织转变特点3)CCT图的应用4)热影响区的划分方法5)不易淬硬钢及淬硬钢的焊接热影响区分布和组织转变345§4-1焊接热循环焊接热循环:在焊接热流作用时,焊件上某一点P的温度随时间的变化过程叫作焊接热循环.一.焊接热循环的主要参数1.加热速度(WH)2.加热的最高温
2、度(Tm)3.在相变温度以上的停留时间(tH)4.冷却速度(Wc)或冷却时间6二.特点1.加热温度高:热处理加热温度以上100-200℃2.加热速度快:是热处理加热速度的几十倍甚至几百倍3.高温停留时间短:手工焊以上停留时间最大20秒,埋弧自动焊时30-100秒。74.自然冷却:热处理可根据要求控制冷却速度或在冷却过程中不同阶段进行保温,焊接时,自然条件下冷却,冷却速度快。5.局部加热:热处理时,工件是在炉中整体加热,焊接时,局部集中加热,随热源的移动,局部加热地区的范围也移动.由于局部加热产生复杂应力
3、,组织转变是在复杂应力不完成。8二、焊接热循环参数的数值模拟（一）峰值温度Tm的计算（二）相变温度以上停留时间tH的计算（三）瞬时冷却速度Wc的计算（四）冷却时间的计算9三.多层焊热循环的特点在实际焊接中,厚板多采用多层焊接,因此,有必要了解多层焊热循环作用特点。在单层焊时,因为受到焊缝截面积的限制,不能在更大的范围内调整功率和焊速,所以焊接热循环的调整也受到限制。多层焊比单层焊具有更优越的地方,它是由许多单层热循环联合在一起的综合作用,同时相临焊层之间彼此具有热处理性质.从提高焊接质量而言,多层焊往往
4、易达到要求10多层焊主要考虑焊道层数和层间温度。层间温度：多层焊时，开始焊接后--焊层时前--层焊道所具有的最低温度即为层间温度。对后一焊道面言，前一焊道具有预热作用，层间温度相当开预热温度；对前一焊道来说，后一焊道相当开预热温度；对前一焊道来说，后一焊道应该起后热作用，产生一定热处理效果。本节结束11二、多层焊接热循环1.长段多层焊接热循环长段焊道差不多在1m以上，这样焊完第一层再焊第二层时，第一层焊缝基本上冷却到100-200℃以下12132.短段多层焊接热循环（50-400mm）14§4-2焊接热
5、循环条件下的金属组织转变特点特点：1.加热温度高热处理加热温度以上100～200℃2.加热速度快:3.高温停留时间短4.自然冷却5.局部加热15一、快速加热的金属组织转变特点１.加热速度对相变点的影响焊接时的加热速度很快,各种金属的相变温度发生了很大的变化。焊接时,由于采用的焊接方法不同,规范不同,加热速度可在很大的范围内变化。16２.加热速度对Ａ均质化影响加热速度不但对相变点有影响,对Ａ均质化也有影响.３.近缝区的晶粒长大在焊接条件下,近缝区由于强烈过热使晶粒发生严重长大,影响焊接接头塑性,韧性,韧性
6、产生热裂纹,冷裂纹.17二.连续冷却时的金属组织转变特点研究焊热影响区的熔全线附近的情况,这一区域是焊接接头的薄弱地带。以45钢、40Cr为例,比较焊接条件下和热处理条件下,在相同的冷却速度下组织转变的差异.1819动画201.CCT图的建立:采用焊热热模拟试验装置来建立某种钢的CCT图.2.意义:在大量钢种出现之前,可预先估计热影响区的组织性能,或作为制定工艺,焊接线能量的依据.3.CCT图的应用:通过CCT图可得到在不同的冷却速度下的组织,即估计组织.t8-5时间三.连续冷却组织转变图的应用2122
7、23影响CCT图的因素有(一)母材化学成分(二)冷却速度（相变温度；碳化物降低奥氏体的稳定）(三)峰值温度（使过冷奥氏体稳定性加大；晶粒粗化）(四)晶粒粗化（不利于奥氏体的转变）(五)应力应变（切应力促进马氏体转变）本节结束24焊接热影响区的组织和性能一.焊接热影响区的组织分布焊接结构钢根据热处理特性不同分为两类:淬火钢,不易淬火钢,分别讲述淬火钢和不易淬火钢的组织分布.1.不易淬火钢:如低碳钢,某些不易淬硬的低合金钢,如16Mn.15MoV.15MnTi等252627热影响区的组织分布1).熔合区（产
8、生裂纹）2).过热区（真空电子束、激光焊该区小）3).相变重结晶区（正火区1100-Ac3，细小的珠光体和铁素体，塑韧性好）4).不完全重结晶区（Ac1-Ac3之间,部分重结晶，部分未能融入奥氏体的铁素体，成为粗大的铁素体。晶粒大小不一，组织不均匀）对于低碳钢,一些淬硬倾向不大的钢(16Mn.15MnTi等)除过热区外其它各区组织基本相同.低碳钢过热区主要是魏氏组织W2816Mn钢焊接热影响区焊缝金属母材熔合区过热区不完全重结晶区29302
