第四章 熔合区和焊接热影响区
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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。
焊接接头的金相组织(metallurgical structure of the weld joint )1.焊接接头的组成及区域特征典型的对接焊接接头主要由三个部分组成:(1)焊缝( weld )焊缝金属的结晶凝固冷却方式主要依靠母材金属热传导,所以液态金属结晶很自然呈柱状晶成长,且成长方向垂直于焊接熔池壁,最终汇交于熔池中部形成八字形柱状树枝晶结晶形式。
(2)熔合区( fusion zone )指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。
在焊接时,液态的焊缝金属与固态母材金属的交界面,便形成了熔合线(fusion line),即接头横截面上宏观腐蚀所显示的焊缝轮廓线。
以大多数(低碳)碳素钢和低合金钢为例:熔合区的温度处于固相线和液相线之间。
焊缝与母材产生不规则结合,形成了参差不齐的分界面。
该区晶粒十分粗大,化学成分和组织极不均匀,冷却后为过热组织。
区域很窄,金相观察难以区分,但对接头强度和韧性却有很大影响,常是产生裂纹和脆性破坏的发源地。
(3)热影响区(heat affected zone)在焊接和切割过程中,材料因受热的影响(但未熔化)而发生金相组织和机械性能变化的区域。
焊接是一个不均匀加热和冷却的过程,距焊缝不同距离的点上经历着不同的焊接热循环,这些点实质上都受到一次特殊的热处理。
和一般金属热处理一样,每个点都引起不同的组织转变,于是就形成了在组织和性能上不均匀的焊接热影响区。
在这个区中,有些部位的组织和性能可能是优于也可能劣于母材焊前的组织性能。
显然,劣于母材的部位便成为焊接接头中最薄弱环节。
决定热影响区的分区及特征的因素是多方面的,大致可分为三个方面:○1母材的冶金特征母材金属在焊接热循环作用下是否存在固相转变;有固相转变的材料是纯金属、单相合金或多相合金;是否是同素异构转变;是否是扩散型的相变。
例如,焊接无固相转变的金属,在热影响区上主要出现的是晶粒粗大现象,有时也有再结晶现象。