二焊缝区的金属组织与性能 焊缝金属区焊缝金属区指在焊接接头橫截面上测量的焊缝金属 的区域。熔焊时,是指由焊缝表面和熔合线所包围的区域;电阻 焊时,是指焊后形成的熔核部分 焊接加热时,焊缝金属区的温度在液相线以上,母材金属和填 充金属熔化后共同形成液态熔池。冷却结晶是以熔池和母材交界 处半熔化状态的母材金属晶粒为结晶核心,沿着垂直于散热面的 反方向生长,成为柱状晶的铸态组织。 2.熔合区焊缝与母材交接的过渡区,即熔合线处微观显示的母材 半熔化区。此区是焊缝和母材金属的交界区,温度在固相线和液 相线之间,焊接过程中母材金属部分熔化,故亦称半熔化区。熔 化的金属凝固成铸态组织,未熔化的金属因加热温度过高成过热 粗晶,其塑性和韧性明显变差,容易产生裂纹和脆性破坏。虽然 此区只有0.lmm-0.4mm,但它对焊接接头的性能影响很大,是焊 接接头的危险区域之 工程材料与热加工基础程晓宇
工程材料与热加工基础—程晓宇 • (二)焊缝区的金属组织与性能 • 1. 焊缝金属区焊缝金属区指在焊接接头横截面上测量的焊缝金属 的区域。熔焊时，是指由焊缝表面和熔合线所包围的区域；电阻 焊时，是指焊后形成的熔核部分。 • 焊接加热时，焊缝金属区的温度在液相线以上，母材金属和填 充金属熔化后共同形成液态熔池。冷却结晶是以熔池和母材交界 处半熔化状态的母材金属晶粒为结晶核心，沿着垂直于散热面的 反方向生长，成为柱状晶的铸态组织。 • 2. 熔合区 焊缝与母材交接的过渡区，即熔合线处微观显示的母材 半熔化区。此区是焊缝和母材金属的交界区，温度在固相线和液 相线之间，焊接过程中母材金属部分熔化，故亦称半熔化区。熔 化的金属凝固成铸态组织，未熔化的金属因加热温度过高成过热 粗晶，其塑性和韧性明显变差，容易产生裂纹和脆性破坏。虽然 此区只有0.1mm-0.4mm，但它对焊接接头的性能影响很大，是焊 接接头的危险区域之一
3.热影响区是焊接或切割过程中,材料因受热的影响(但未熔化) 而发生金相组织和力学性能变化的区域。按其组织特征又可分为 以下四个区域:(1)过热区指焊接热影响区中,具有过热组织 或晶粒显著粗大的区域。此区的温度范围为固相线至1100℃,因 加热温度过高,奥氏体晶粒急剧长大,使其塑性明显下降,尤其 是冲击韧度下降20%-30%,对于易淬火钢,此区脆性更大,是热 影响区中性能最差的部位。焊接刚度大的结构件,此区容易产生 裂纹。(2)细晶区此区温度范围为Ac3以上,而尚未达到过热 温度。由于焊后为空冷,相当于热处理后的正火组织,亦称正火 区。此区的力学性能优于母材金属 工程材料与热加工基础程晓宇
工程材料与热加工基础—程晓宇 • 3. 热影响区 是焊接或切割过程中，材料因受热的影响（但未熔化） 而发生金相组织和力学性能变化的区域。按其组织特征又可分为 以下四个区域：（1） 过热区 指焊接热影响区中，具有过热组织 或晶粒显著粗大的区域。此区的温度范围为固相线至1100℃，因 加热温度过高，奥氏体晶粒急剧长大，使其塑性明显下降，尤其 是冲击韧度下降20％-30％，对于易淬火钢，此区脆性更大，是热 影响区中性能最差的部位。焊接刚度大的结构件，此区容易产生 裂纹。 （2） 细晶区 此区温度范围为Ac3以上，而尚未达到过热 温度。由于焊后为空冷，相当于热处理后的正火组织，亦称正火 区。此区的力学性能优于母材金属
3)不完全重结晶区此区温度范围为Ac3至Ac1之间。在此区间 珠光体已转变为奥氏体,部分铁素体深入奥氏体,尚未溶入奥氏 体的铁素体晶粒不断长大。空冷时,奥氏体又折出较细的铁素体, 到Ar1线时,残余奥氏体直接转变为共析组织珠光体,未深入奥 氏体的铁素体却将粗大晶粒保持下来,亦称部分相变区。该区金 相组织很不均匀,力学性能较差。(4)再结晶区此区温度范围 在Ac1至500℃-450℃之间。焊前经过冷变形加工的焊件,由于母 材中有晶格畸变及碎晶组织,当加热到该温度时,就会产生回复 及再结晶而细化,其力学性能提高。焊前未经冷加工变形的焊件 存在再结晶区。S 工程材料与热加工基础_程晓宇
工程材料与热加工基础—程晓宇 • （3） 不完全重结晶区 此区温度范围为Ac3至Ac1之间。在此区间 珠光体已转变为奥氏体，部分铁素体深入奥氏体，尚未溶入奥氏 体的铁素体晶粒不断长大。空冷时，奥氏体又折出较细的铁素体， 到Ar1线时，残余奥氏体直接转变为共析组织珠光体，未深入奥 氏体的铁素体却将粗大晶粒保持下来，亦称部分相变区。该区金 相组织很不均匀，力学性能较差。（4） 再结晶区 此区温度范围 在Ac1至500℃-450℃之间。焊前经过冷变形加工的焊件，由于母 材中有晶格畸变及碎晶组织，当加热到该温度时，就会产生回复 及再结晶而细化，其力学性能提高。焊前未经冷加工变形的焊件 不存在再结晶区。s
焊接应力:焊挟时局部加热和冷却不均引起的 压应力 拉应力 压应力一理论上的箱 焊缝 器象十拉应力 理论上的伸长 压应力 拉应力 实际伸长 实际上的缩短 焊缝加热时 焊缝冷却时 热应力[+〔组应力政焊接应力 图11-3平板焊接过程中的应力与变形形成原理示意图 工程材料与热加工基础程晓宇
工程材料与热加工基础—程晓宇 图11－3 平板焊接过程中的应力与变形形成原理示意图
二焊接裂纹与焊接变形的形式 焊接时,在任何情况下焊接应力总是存在的。当焊接应力超过 该材料相应温度的屈服应力时,焊件将产生变形;超过材料的断 裂应力时,焊件将会产生裂纹甚至断裂。焊接裂纹包括纵向裂纹 横向裂纹、内部裂纹、根部裂纹等;焊接变形的基本形式有角变 形、弯曲变形、波浪变形、收缩变形、扭曲变形、错边变形等, 见图11-4。 弯曲变形 图11-4焊接变形形式(a) 工程材料与热加工基础_程晓宇
工程材料与热加工基础—程晓宇 • (二)焊接裂纹与焊接变形的形式 • 焊接时，在任何情况下焊接应力总是存在的。当焊接应力超过 该材料相应温度的屈服应力时，焊件将产生变形；超过材料的断 裂应力时，焊件将会产生裂纹甚至断裂。焊接裂纹包括纵向裂纹、 横向裂纹、内部裂纹、根部裂纹等；焊接变形的基本形式有角变 形、弯曲变形、波浪变形、收缩变形、扭曲变形、错边变形等， 见图11-4。 图11-4 焊接变形形式(a)