合肥工业大学 考研 材料成型基本原理课件12
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第12章焊接热影响区的组织与性能1、何谓焊接热循环?焊接热循环的主要特征参数有那些?答:焊接热循环:在焊接热源的作用下,焊件上某点的温度随时间的变化过程,即焊接过程中热源沿焊件移动时,焊件上某点温度由低而高,达到最高值后,又由高而低随时间的变化。
决定焊接热循环特征的主要参数有以下四个:(1)加热速度ωH 焊接热源的集中程度较高,引起焊接时的加热速度增加,较快的加热速度将使相变过程进行的程度不充分,从而影响接头的组织和力学性能。
(2)最高加热温度Tmax 也称为峰值温度。
距焊缝远近不同的点,加热的最高温度不同。
焊接过程中的高温使焊缝附近的金属发生晶粒长大和重结晶,从而改变母材的组织与性能。
(3)相变温度以上的停留时间tH 在相变温度TH以上停留时间越长,越有利于奥氏体的均匀化过程,增加奥氏体的稳定性,但同时易使晶粒长大,引起接头脆化现象,从而降低接头的质量。
(4)冷却速度ωC(或冷却时间t8 / 5) 冷却速度是决定焊接热影响区组织和性能的重要参数之一。
对低合金钢来说,熔合线附近冷却到540℃左右的瞬时冷却速度是最重要的参数。
也可采用某一温度范围内的冷却时间来表征冷却的快慢,如800~500℃的冷却时间t8 / 5,800~300℃的冷却时间t8/3,以及从峰值温度冷至100℃的冷却时间t100。
总之,焊接热循环具有加热速度快、峰值温度高、冷却速度大和相变温度以上停留时间不易控制的特点2、焊接热循环对母材金属近缝区的组织、性能有何影响?怎样利用热循环和其他工艺措施改善HAZ的组织性能?答:(1)对组织的影响:A 不易淬火钢的热影响区组织:在一般的熔焊条件下,不易淬火钢按照热影响区中不同部位加热的最高温度及组织特征,可分为以下四个区1) 熔合区: 焊缝与母材之间的过渡区域。
范围很窄,常常只有几个晶粒,具有明显的化学成分不均匀性。
2) 过热区(粗晶区): 加热温度在固相线以下到晶粒开始急剧长大温度(约为1100℃左右)范围内的区域叫过热区。
《材料成形原理》阶段测验(第三章)班级: 姓名: 学号 成绩:(1)金属熔体从高温降温,只有温度冷却至平衡熔点T m 以下具有一定过冷度,才可能发生凝固。
(√ )(2)过冷度达到ΔT *之后,原子团簇平均半径r°已达临界尺寸,开始大量形核。
ΔT *理解为大量形核过冷度。
( √)(3)非均质形核与均质形核相比,前者临界半径r*、形核功ΔG *及临界形核过冷度ΔT *均比后者小很多。
( × )(4)凝固界面微观结构类别(粗糙界面还是光滑界面),热力学上主要取决于物质的熔融熵大小。
熔融熵越高,凝固界面结构越趋向于成为光滑界面。
( √ )(5)粗糙界面属性的物质按照连续生长方式,其生长速度与过冷度的平方成正比。
( ×)(6)非均质形核过程,新生晶体与杂质基底之间的界面张力σSC 越大,润湿角θ越大,形核功ΔG *越大,形核临界过冷度ΔT *越大,形核率越高。
( × )2、填空(每题3分)(1)过冷度ΔT 增大,r *及ΔG *下降,形核率I 增大 。
过冷度ΔT 较小时,均质形核的形核率几乎始终为 零 。
当温度降到某一程度,达到临界过冷度(ΔT *),形核率迅速增大 。
研究表明,ΔT *≈ 0.2 T m 左右,由此可见,均质形核需要 很大 的过冷度。
(2)均质晶核形成的晶核为球体,系统自由能变化G ∆由两部分组成,其中,液-固体积 自由能之差(由V G ∆引起)为相变 驱动力,而固-液界面能(由SL σ引起)则 阻碍 相变。
(3)形核功ΔG *的大小为临界晶核表面能的 1/3 倍 , 它是均质形核所必须克服的 能量障碍 。
03、右图中,液态合金成分为C 0。
假设在冷却过程中按平衡方式凝固(液相及固相成分均按相图变化),在图上分别标出T 1、T 2 及任意特定温度T *与液相线、固相线的交点(6个)成分;写出T *温度时K 0定义式。
(20分)答:标注见教材 P60 ;温度时。