热影响区的组织分布 (1)完全淬火区： 焊接时热影响区处于AC3以上的区域，由于这类钢的淬硬倾向较大，故焊后得到淬火组织（马氏体）。在靠近焊缝附近（相当于低碳钢的过热区），由于晶粒严重长大，故得到粗大的马氏体，而相当于正火区的部位得到细小的马氏体。根据冷却速度和线能量的不同，还可能出现贝氏体，从而形成了与马氏体共存的混合组织。这个区在组织特征上都是属同一类型（马氏体），只是粗细不同，因此统称为完全淬火区。 (2)不完全淬火区： 母材被加热到AC1～AC3温度之间的热影响区，在快速加热条件下，铁素体很少溶入奥氏体，而珠光体、贝氏体、索氏体等转变为奥氏体。在随后快冷时，奥氏体转变为马氏体。原铁素体保持不变，并有不同程度的长大，最后形成马氏体-铁素体的组织，故称不完全淬火区。如含碳量和合金元素含量不高或冷却速度较小时，也可能出现索氏体和体素体。 如果母材在焊前是调质状态，那么焊接热影区的组织，除在上述的完全淬火和不完全淬火区之外，还可能发生不同程度的回火处理，称为回火区（低于AC1 以下的区域）。 总括以上，金属在焊接热循环的作用下，热影响区的组织分布是不均匀的。熔合区和过热区出现了严重的晶粒粗化，是整个焊接接头的薄弱地带。对于含碳高、合金元素较多、淬硬倾向较大的钢种，还出现淬火组织马氏体，降低塑性和韧性，因而易于产生裂纹。 在当今社会生产中，金属材料的应用是十分广泛的，尤其是钢铁材料，在工业。农业。交通运输。建筑以及国防等各方面都离不开他。随着现代化工农业以及科学技术的发展，人们对金属材料的性能要求越来越高。为满足这一点，一般可以采取两种方法：研制新材料和对金属材料进行热处理。后者是最广泛，最常用的方法。热处理是一种综合工艺。热处理工艺学就是研究这种综合工艺的原理及规律的一门学科。 热处理工艺在我国已有悠久的历史，早在商代就已经有了经过再结晶退火的金箔饰物，在洛阳出土的战国时代的铁锛，系由白口铁脱碳退火制成。在战国时代燕都遗址出土的大量兵器，向人们展示了在当时钢件已经采用了淬火，正火，渗碳等工艺。近代出土的秦兵俑佩带的长剑，箭镞等都有力的证明当时已经出现铜合金的复合材料，而且还掌握了精湛的表面保护处理方法，从而保持输千年不锈。 热处理工艺最早的史料记载见于《汉书。王褒传》中，我过明代科学家宋应星在《天工开物》一书中对热处理工艺已有记载。大量事实证明，我过曾是世界上发展和应用热处理技术最早的国家之一。但是长期的封建统治，阻碍了我过科学技术的进步，在异端相当长的时间内，我国热处理技术的发展处于停止状态，有的技术甚至失传。直至解放以后热处理技术在我国才重新迅速发展起来，出现了许多新工艺，新设备。但和当代世界先进水平比较，我过的热处理技术仍较落后。 一。慨述 金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺方法。 金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。 为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。 在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770～
焊接热影响区（HAZ）与焊缝不同，焊缝可以通过化学成分的调整、再分配及适当的焊接工艺来保证性能的要求，而热影响区性能不可能通过化学成分来调整，它是在热循环作用下才产生的组织分布不均匀性问题。对于一般焊接结构来讲，主要考虑热影响区的硬化、脆化、韧化、软化，以及综合的力学性能、抗腐蚀性能和疲劳性能等，这要根据焊接结构的具体使用要求来决定。 焊接热影响区的硬化 焊接热影响区的硬度主要决定于被焊钢种的化学成分和冷却条件，其实质是反应不同金相组织的性能。由于硬度试验比较方便，因此，常用热影响区（一般在熔合区）的最高硬度Hmax判断热影响区的性能，它可以间接预测热影响区的韧性、脆性和抗裂性等。近年来，HAZ的Hmax作为评定焊接性的重要标志。应当指出，即使同一组织，也有不同的硬度。这与钢的含碳量、合金成分及冷却条件有关。 焊接热影响区的脆化 焊接热影响区的脆化常常是引起焊接接头开裂和脆性破坏的主要原因。目前其脆化的形式有粗晶脆化、析出脆化、组织转变脆化、热应变时效脆化、氢脆以及石墨脆化等。 ①粗晶脆化。在热循环的作用下，焊接接头的熔合线附近和过热区将发生晶粒粗化。晶粒粗大严重影响组织的脆性。一般来讲，晶粒越粗，则脆性转变温度越高。
②析出脆化。在时效或回火过程中，其过饱和固溶体中将析出碳化物、氮化物、金属间化合物及其他亚稳定的中间相等。由于这些新相的析出，使金属或合金的强度、硬度和脆性提高，这种现象称为析出脆化。 ③组织脆化。焊接HAZ中由于出现脆硬组织而产生的脆化称为组织脆化。对于常用的低碳低合金高强钢，焊接HAZ的组织脆化主要是M-A组元、上贝氏体、粗大的魏氏组织等造成的。但对含碳量较高的钢（一般≥0.2%），则组织脆化主要是由高碳马氏体引起的。 ④ HAZ的热应变时效脆化。在制造过程中要对焊接结构进行加工，如下料、剪切、冷变成型、气割、焊接和其他热加工等。由这些加工引起的局部应变、塑性变形对焊接HAZ 脆化有很大的影响，由此而引起的脆化称为热应变时效脆化。应变时效脆化大体上可分为静应变时效脆化和动应变时效脆化两类。通常说的“蓝脆性”就属于动应变时效现象。 焊接HAZ的韧化 焊接HAZ在组织和性能上是一个非均匀体，特别是熔合区和粗晶区易产生脆化，是整个焊接接头的薄弱地带。因此，应采取措施提高焊接HAZ的韧性。根据研究，HAZ的韧化可采用以下两方面的措施。 ①控制组织。对低合金钢，应控制含碳量，使合金元素的体系为低碳微量多种合金元素的强化体系。这样，在焊接的冷却条件下，使HAZ分布有弥散强化质点，在组织上能获得低碳马氏体、下贝氏体和针状铁素体等韧性较好的组织。另外，应尽量控制晶界偏析。 ②韧化处理。对于一些重要的结构，常采用焊后热处理来改善接头的性能。但是对一些大型而复杂的结构，即使要采用局部热处理也是困难的。合理制定焊接工艺，正确地选择焊接线能量和预热、后热温度是提高焊接韧性的有效措施。 此外，还有许多能提高HAZ韧性的途径。如细晶粒钢采用控制工艺，进一步细化铁素体的晶粒，也会提高材质的韧性。冶金精炼技术可使钢中的杂质（S、P、O、N等）含量极低。这些措施使得钢材的人行道为提高，从而也提高了焊接HAZ的韧性。
焊缝热影响区 班级：姓名：学号： 教学目的：了解热影响区的定义，各区域的名称，相关的作用、特点的实践意义，培养学生的思维能力。 重点：过热区的部位、特点和现实的力学性能。难点：硬度和软化等指标的界定。复习巩固： 1．焊缝金属的偏析是结晶中常见的缺陷，主要有：、两种。2．一般情况下，焊缝的二次组织即为室温组织，（一、二）次组织对焊缝的性能起决定性的作用。 3．对大多数的钢焊缝来说，一次组织是（A、F）。焊缝中的碳和合金元素均接近于低碳钢，焊缝的二次组织通常为（A、F）+珠光体。4．判断：焊缝的变质处理与调质处理是相同的概念。（）焊后热处理有：正火、淬火+回火等，可以改善焊缝的组织与性能。（）5．钢中常用元素偏析的程度不同，容易引起偏析的元素是、、磷。6．焊接接包括三部分：焊缝、、热影响区，有些情况下会成为决定焊接接头质量的关键部位。 讲授新课： 一、焊接热影响区的组织： 1．定义：在焊接过程中，母材因受热（但未熔化）而发生金相组织和力学性能变化的区域，叫做热影响区。 注：此热影响区包括以前焊接接头的与熔合区与。 2．熔合区：又称熔合线，实际是具有一定宽度的区域，位于焊缝与母材交界处。 A、由于合金元素及钢中杂质在液相中的溶解度（大于、小于）固相 中的溶解度，因而在固液交界处往往有较明显的（偏析、气孔）。 B、判断：熔合区在冷速较大时，位错、空位等结晶缺陷也多。（） C、以上这些不仅影响此区的性能，而且该区还可能成为焊接裂纹的起源。 3．过热区：冷却后将获得粗大的过热组织，有时还会出现魏氏组织。对于淬硬倾向比较大的钢冷却后可得到（马氏体、奥氏体、铁素体）组织。4．相变重结晶区：淬硬倾向小的钢冷却后得到的晶粒比母材还要细的铁素体+珠光体，因此这个区又称为细晶区或（正火区、退火区）。 （第9页）5．不完全重结晶区：此区在冷却过程中将发生马氏体转变，最终得到+残余奥氏体+块状铁素体，所以又叫做不完全淬火区。 6．回火区：由淬火马氏体在回火时，将分别得到回火马氏体、或索氏体，强度也随之下降。 ☆小结：焊接热影响区的组织包括、过热区、相变重结晶区、不完全重结晶区、五部分。 判断：热影响区的宽度受到焊接方法、焊接参数、结构尺寸等很多因素的影响。（）热影响区的组织是不均匀的，性能必然是均匀的。（）热影响区（熔合区和过热区）往往成为整个接头中的薄弱环节。（）二、焊接热影响区的性能变化特点： 1．脆化：是指材料韧性急剧下降，而由（韧性、塑性）转变为脆性的现象。2．软化：是指热影响区焊后强度（低于、高于）母材的现象，主要发生在焊前经过淬火+回火的回火区。 三、改善热影响区性能的途径： 1．判断：由于热影响区不参与化学冶金反应，焊后化学成分不会变化，能像焊缝那样通过调整成分来改善性能。（） 2．具体措施： A、采用高强度母材：加入相关合金元素，提高其韧性。 B、焊后热处理：可以改善组织，有效（提高、降低）性能，是重要产 品制造中常用的一种工艺方法。 C、合理制定焊接工艺：包括正确选择预热温度、合理控制焊接参数及等。课后练习： 1．焊接热影响区的（五种）组织名称及相关具体组织？ 2．改善热影响区性能的常用措施（三种）？
焊接热影响区 概述 焊接热影响区的形成 凡是通过局部加热来达到连接金属的焊接方法，不论是熔焊或固态焊接（如电阻对焊、摩擦焊），由于其加热的瞬时性和局部性使焊缝附近的母材都经受了一种特殊热循环的作用。其特点为升温速度快，冷却速度快。例如在板厚为20mm 的低碳钢上用16kJ/cm热输入进行手工电弧堆焊时，由室温加热到峰值温度为1100℃所需时间仅4s左右，冷却到200℃仅需1min左右。因此，凡是与扩散有关的过程都很难充分进行。焊接加热的另一特点为热场分布不均匀，紧靠焊缝的高温区内接近于熔点，远离焊缝的低温区内接近于室温。而且，峰值温度愈高的部位，加热速度愈快，冷却速度愈大。因此，焊接过程中，在形成焊缝的同时不可避免地使其附近的母材经受了一次特殊的热处理，形成了一个组织和性能极不均匀的焊接热影响区；使一些部位的组织和性能变得很坏（如过热区），成为整个焊接接头中的最薄弱环节，对焊接质量起着控制作用。很多焊接结构的破坏事故都与其焊接热影响区的性能恶化有关。 影响焊接热影响区组织和性能的主要因素 由于焊接热影响区是焊缝附近母材受到焊接热循环作用后形成的一个组织和性能不同于母材的特殊热处理区，因此它取决于材料本身的特性和工艺条件两个方面。影响其组织和性能的主要冶金和工艺因素为： 被焊金属与合金系统的特点 这是决定各种材料法律界热影响区形成特点的根本因素，因为焊接热影响区的组织变化和性能变化首先取决于母材本身在不同加热和冷却条件下的物理冶金特点。例如对加热和冷却时无相变的金属和合金来说，其焊接热影响区非常简单。反之，有相变材料的焊接热影响区就很复杂。 焊前母材的原始状态 材料焊前的原始状态也会影响到焊接热影响区的组织变化和性能变化。例如材料焊前处于冷作硬化状态或热处理强化状态，则焊后热影响区内会出现淬火的硬化区。 焊接工艺方法和工艺参数