焊接熔合区的组织与性能的不均匀性

1、焊接接头的组成，影响焊接接头组织和性能的因素。

（1）接头组成：包括焊缝、熔合区和热影响区。

（2）组织1）焊缝区接头金属及填充金属熔化后，又以较快的速度冷却凝固后形成。

焊缝组织是从液体金属结晶的铸态组织，晶粒粗大，成分偏析，组织不致密。

但是，由于焊接熔池小，冷却快，化学成分控制严格，碳、硫、磷都较低，还通过渗合金调整焊缝化学成分，使其含有一定的合金元素，因此，焊缝金属的性能问题不大，可以满足性能要求，特别是强度容易达到。

2）熔合区熔化区和非熔化区之间的过渡部分。

熔合区化学成分不均匀，组织粗大，往往是粗大的过热组织或粗大的淬硬组织。

其性能常常是焊接接头中最差的。

熔合区和热影响区中的过热区(或淬火区)是焊接接头中机械性能最差的薄弱部位，会严重影响焊接接头的质量。

3）热影响区被焊缝区的高温加热造成组织和性能改变的区域。

低碳钢的热影响区可分为过热区、正火区和部分相变区。

(1)过热区最高加热温度1100℃以上的区域，晶粒粗大，甚至产生过热组织，叫过热区。

过热区的塑性和韧性明显下降，是热影响区中机械性能最差的部位。

(2)正火区最高加热温度从Ac3至1100℃的区域，焊后空冷得到晶粒较细小的正火组织，叫正火区。

正火区的机械性能较好。

(3)部分相变区最高加热温度从Ac1至Ac3的区域，只有部分组织发生相变，叫部分相变区。

此区晶粒不均匀，性能也较差。

在安装焊接中，熔焊焊接方法应用较多。

焊接接头是高温热源对基体金属进行局部加热同时与熔融的填充金属熔化凝固而形成的不均匀体。

根据各部分的组织与性能的不同，焊接接头可分为三部分。

，在焊接发生熔化凝固的区域称为焊缝，它由熔化的母材和填充金属组成。

而焊接时基体金属受热的影响(但未熔化)而发生金相组织和力学性能变化的区域称为热影响区。

熔合区是焊接接头中焊缝金属与热影响区的交界处，熔合区一彀很窄，宽度为0．1～0．4mm。

（3）影响焊接接头性能的因素焊接材料焊接方法焊接工艺2、减少焊接应力常采用的措施有哪些？(1)选择合理的焊接顺序(2)焊前预热(3)加热“减应区”(4)焊后热处理3焊接变形的基本形式有哪些？消除焊接变形常用的措施有哪些？(1)焊接变形1)收缩变形2)角变形3)弯曲变形4)波浪形变形5)扭曲变形(2)措施1)合理设计焊接构件2)采取必要的技术措施①反变形法②加裕量法③刚性夹持法④选择合理的焊接顺序⑤采用合理的焊接方法4、为什么要对焊接冶金过程进行保护？采用的保护技术措施有哪些？焊接冶金过程特点：电弧焊时，被熔化的金属、熔渣、气体三者之间进行着一系列物理化学反应，如金属的氧化与还原，气体的溶解与析出，杂质的去除等。

材料连接原理范围后答案1.焊接的定义？焊接与机械连接各有何特点？（简08）P1答：焊接是通过加热或加压（或两者并用）使两个分离表面的院子达到晶格距离，并形成金属键而获得不可拆接头的工艺过程。

机械连接技术是指用螺钉、螺栓和铆钉等紧固件将两分离型材或零件连接成一个复杂零件或不见的过程。

相互间的连接是靠机械力来实现的，随机械力的消除接头可以松动或拆除。

2.试从理论上简述怎样才能实现焊接过程？采用什么工艺措施才能实现焊接？（简11）P2答：理论上当两个被连接的固体材料表面接近到时，就可在接触表面上进行扩散再结晶等物理过程从而形成键合达到冶金连接的目的。

措施：（1）对被连接的材质施加压力；（2）对被连接材料加热（局部或整体）3.焊接热源有哪些共同要求？描述焊接热源主要用什么指标？(简05.07.09）P6答：要求：能量密度高、快速实现焊接过程、得到高质量的焊缝和最小的焊接热影响区。

主要指标：最小加热面积、最大功率密度和正常焊接规范条件下的温度。

4.试简述焊接热过程的特点？（简06.10）P74答：加热温度高；加热速度快；高温停留时间短；自然条件下连续冷却5.焊条药皮的作用？P22答：保护作用；冶金作用；改善焊接性6.焊条工艺性能？P22答：焊接电弧的稳定性；焊缝成形；全位置焊接性；飞溅；脱渣性；焊条的熔化速度；药皮发红的程度；焊条发尘量。

7.药芯焊丝特性？答：（1）熔敷速度快，生产效率高（2）飞溅小（3）调整熔敷金属成分方便（4）综合成本低8.烧接焊剂特点？答：优点：（1）烧结焊剂的合金成分灵活性很强；（2）烧结焊剂可以有效降低焊接过程中的氧化烧损情况；（3）烧结焊剂具有良好的焊结工艺性能；（4）烧结焊剂比重小（5）生产过程环保节能、易输入便于回收。

缺点：（1）对焊接参数比较敏感（2）影响化学成分均匀性（3）吸湿性强易受潮，使用前必须严格烘干。

9.试分析说明钛钙型（J422）焊条与碱性低氢型（J427）焊条，在使用工艺性和焊缝力学性能方面有哪些差别？答：其他工艺性能如全位置焊接性，融化系数等差别不大。

焊接冶金与焊接性答案【篇一：焊接冶金学课后答案】>1．分析热轧钢和正火钢的强化方式和主强化元素又什么不同，二者的焊接性有何差别？在制定焊接工艺时要注意什么问题？答：热轧钢的强化方式有：（1）固溶强化，主要强化元素：mn，si。

（2）细晶强化，主要强化元素：nb,v。

（3）沉淀强化，主要强化元素：nb,v.；正火钢的强化方式：（1）固溶强化，主要强化元素：强的合金元素（2）细晶强化，主要强化元素：v,nb,ti,mo（3）沉淀强化，主要强化元素：nb,v,ti,mo.；焊接性：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹倾向不大，正火钢含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹倾向不大。

热轧钢被加热到1200℃以上的热影响区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，而是、正火钢在该条件下粗晶区的v析出相基本固溶，抑制a长大及组织细化作用被削弱，粗晶区易出现粗大晶粒及上贝、m-a等导致韧性下降和时效敏感性增大。

制定焊接工艺时根据材料的结构、板厚、使用性能要求及生产条件选择焊接。

2．分析q345的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求。

答:q345钢属于热轧钢，其碳当量小于0.4％，焊接性良好，一般不3.q345与q390焊接性有何差异？q345焊接工艺是否适用于q390焊接，为什么？答：q345与q390都属于热轧钢，化学成分基本相同，只是q390的mn含量高于q345，从而使q390的碳当量大于q345，所以q390的淬硬性和冷裂纹倾向大于q345，其余的焊接性基本相同。

q345的焊接工艺不一定适用于q390的焊接，因为q390的碳当量较大，一级q345的热输入叫宽，有可能使q390的热输入过大会引起接头区过热的加剧或热输入过小使冷裂纹倾向增大，过热区的脆化也变的严重。

4.低合金高强钢焊接时，选择焊接材料的原则是什么？焊后热处理对焊接材料有什么影响？答：选择原则：考虑焊缝及热影响区组织状态对焊接接头强韧性的影响。

一、焊接热影响区的组织分布(1)不易淬火钢的组织分布：低碳钢、16Mn、15MnV、15MnTi1.过热区（粗晶区）加热温度在固相线一下到晶粒开始急剧长大的温度（一般指11000C）范围内的区域叫过热区。

由于该区加热温度高，奥氏体晶粒严重长大，冷却后也会得到粗大的过热组织，所以，又称为粗晶区。

该区焊后晶粒度一般为1-2级，韧性很低，通常冲击韧性要降低20%-30%。

因此，在焊接刚度较大的结构时，常在过热区产生脆化或裂纹。

过热区与熔合区一样，都是焊接接头的薄弱环节。

2.相变重结晶区（正火区）该区的加热温度是在Ac3以上到晶粒开始急剧长大的温度范围内。

由于该区的加热温度超过Ac3，所以，铁素体和珠光体已全部转变为奥氏体。

由于加热温度较低（一般低于11000C），奥氏体晶粒尚未明显长大，因此在空气中冷却以后会得到均匀而细小的铁素体和珠光体，相当于热处理时的正火组织，所以该区又叫正火区。

此区的综合力学性能一般比母材还好，是热影响区中组织性能最后的区域。

3.不完全重结晶区该区的加热温度处于Ac1-Ac3之间，因此在加热的过程中，原来的珠光体全部转变为细小的奥氏体，而铁素体部分溶入奥氏体，剩余部分继续长大，成为粗大的铁素体。

冷却是奥氏体转变为细小的铁素体和珠光体，粗大的铁素体依然保留下来。

所以，该区的特点是组织不均匀，晶粒大小不一，因此力学性能也不均匀。

以上三个区域是低碳钢、低合金钢焊接热影响区的主要组织特征。

但如果母材焊前经过冷加工变形，则在加热温度处于Ac1-4500C 的范围内将会发生再结晶过程，结果是加工硬化消失，强度下降，塑性、韧性提高。

对于有时效敏感性的钢种，加热温度在Ac1-3000C的范围内，会发生应变时效过程，引起该区的脆化，表现出较强的缺口敏感性，但在金相组织上并无明显变化。

(2)易淬火钢的组织特征：低碳调质高强钢（如18MnMoNb）、中碳钢（如45钢）和中碳钢调质高强钢（如30CrMnSi）1.完全淬火去该区的加热温度处于固相线到Ac3之间。

焊接冶金学（基本原理）部分习题及答案绪论一、什么是焊接，其物理本质是什么?1、定义：焊接通过加热或加压；或两者并用,使焊件达到原子结合，从而形成永久性连接工艺.2、物理本质：焊接的物理本质是使两个独立的工件实现了原子间结合，对于金属而言，既实现了金属键结合。

二、怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？1、对被焊接的材质施加压力:目的是破坏接触表面的氧化膜，使结合处增加有效的接触面积，从而达到紧密接触.2、对被焊材料加热（局部或整体)：对金属来讲，使结合处达到塑性或熔化状态,此时接触面的氧化膜迅速破坏,降低金属变形的阻力，加热也会增加原于的振动能，促进扩散、再结晶、化学反应和结晶过程的进行。

三、试述熔焊、钎焊在本质上有何区别？钎焊母材不溶化,熔焊母材溶化.1. 温度场定义,分类及其影响因素。

1、定义：焊接接头上某一瞬间各点的温度分布状态.2、分类：1) 稳定温度场—-温度场各点温度不随时间而变动;2) 非稳定温度场——温度场各点随时间而变动;3) 准稳定温度场——温度随时间暂时不变动,热饱和状态；或随热源一起移动。

3、影响因素:1) 热源的性质2) 焊接线能量3) 被焊金属的热物理性质a. 热导率b. 比热容c. 容积比热容d. 热扩散率e. 热焓f. 表面散热系数4) 焊件厚板及形状第一章二、焊接化学冶金分为哪几个反应区，各区有何特点?1、药皮反应区：指焊条受热后,直到焊条药皮熔点前发生的一些反应。

(100-1200℃) 1) 水分蒸发:100 ℃吸附水的蒸发，200－400 ℃结晶水的去除，化合水在更高温度下析出 2) 某些物质分解：形成Co,CO2，H2O ，O2等气体 3) 铁合金氧化 ：先期氧化,降低气相的氧化性2、熔滴反应区：指熔滴形成、长大、脱离焊条、过渡到整个熔池 1) 温度高：1800－2400℃ 2) 与气体、熔渣的接触面积大 ：1000－10000 cm2/kg 3) 时间短速度快:0.01-0.1s ；0。

焊接冶金学（基本原理）习题名词解释: 焊接冶金过程碳当量韧性长(短)段多层焊药皮重量系数绪论影响温度场的因素?1.试述焊接、钎焊和粘接在本质上有何区别？2.怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？3.能实现焊接的能源大致哪几种？它们各自的特点是什么？4.焊接电弧加热区的特点及其热分布？5.焊接接头的形成及其经历的过程，它们对焊接质量有何影响？6.试述提高焊缝金属强韧性的途径？7.什么是焊接，其物理本质是什么？8.焊接冶金研究的内容有哪些第一章焊接化学冶金焊条金属的平均熔化速度熔焊方法的保护方式?碱度1.焊接化学冶金与炼钢相比，在原材料方面和反应条件方面主要有哪些不同？2.调控焊缝化学成分有哪两种手段？它们怎样影响焊缝化学成分？3.焊接区内气体的主要来源是什么？它们是怎样产生的？4为什么电弧焊时熔化金属的含氮量高于它的正常溶解度？5.氮对焊接质量有哪些影响？控制焊缝含氮量的主要措施是什么？6.手弧焊时，氢通过哪些途径向液态铁中溶解？写出溶解反应及规律？7.氢对焊接质量有哪些影响？8既然随着碱度的增加水蒸气在熔渣中的溶解度增大，为什么在低氢型焊条熔敷金属中的含氢量反而比酸性焊条少？9. 综合分析各种因素对手工电弧焊时焊缝含氢量的影响。

10.今欲制造超低氢焊条（[H]<1cm3/100g）,问设计药皮配方时应采取什么措施？11. 氧对焊接质量有哪些影响？应采取什么措施减少焊缝含氧量？12.保护焊焊接低合金钢时，应采用什么焊丝？为什么？13.在焊接过程中熔渣起哪些作用？设计焊条、焊剂时应主要调控熔渣的哪些物化性质？为什么？14.测得熔渣的化学成分为：CaO41.94%、28.34%、23.76%、FeO5.78%、7.23%、3.57%、MnO3.74%、4.25%，计算熔渣的碱度和，并判断该渣的酸碱性。

15.已知在碱性渣和酸性渣中各含有15%的FeO，熔池的平均温度为1700℃，问在该温度下平衡时分配到熔池中的FeO量各为多少？为什么在两种情况下分配到熔池中的FeO量不同？为什么焊缝中实际含FeO量远小于平衡时的含量？16.既然熔渣的碱度越高，其中的自由氧越多，为什么碱性焊条焊缝含氧量比酸性焊条焊缝含氧量低？17.为什么焊接高铝钢时，即使焊条药皮中不含，只是由于用水玻璃作粘结剂，焊缝还会严重增硅？18. 综合分析熔渣中的CaF2在焊接化学冶金过程是所起的作用。

焊接各区域分析熔焊热源的高温集中熔化焊缝区金属，并向工件金属传导热量，必然引起焊缝及附近区域金属的组织和性为熔化焊缝区各点温度变化示意能发生变化。

由于各点与焊缝中心距离不同，所受的最高加热温度不同，相当于对焊接接头区域进行了一次不同规范的热处理，因此焊接接头的各部位会出现不同的组织变化和性能变化。

整个焊接接头由焊缝区、熔合区、热影响区构成。

1、焊缝区焊缝区是在焊接接头横截面上测量的焊缝金属的区域，焊缝区（熔焊时，是焊缝表面和熔合线所包围的区域。

焊缝区在冷却过程中以熔合线上局部半熔化的晶粒为核心向内生长，生长方向为散热最快方向，最终成长为柱状晶粒。

晶粒前沿伸展到焊缝中心，呈柱状铸态组织，此种结晶方式称为联生结晶。

联生结晶过程使化学成分和杂质易在焊缝中心区产生偏析，引起焊缝金属力学性能下降，因此焊接时要以适当摆动和渗合金等方式加以改善。

2、熔合区熔合区是焊接接头中焊缝金属向热影响区过渡的区域。

该区很窄，两侧分别为经过完全熔化的焊缝区和完全不熔化的热影响区。

熔合区的加热温度在合金的固液相线之间。

熔合区具有明显的化学不均匀性，从而引起组织不均匀，其组织特征为少量铸态组织和粗大的过热组织，因而塑性差，强度低，脆性大，易产生焊接裂纹和脆性断裂，是焊接接头最薄弱的环节之一。

3、热影响区热影响区是焊缝两侧因焊接热作用没有熔化但发生金相组织变化和力学性能变化的区域。

根据热影响区内各点受热情况的不同，热影响区可分为过热区、正火区和部分相变区。

1）、过热区过热区是指热影响区内具有过热组织或晶粒显著粗大的区域。

其加热温度为AC3以上100-200℃至固相线之间。

该区内奥氏体晶粒急剧长大，形成过热组织，因此塑性和韧性差，也是焊接接头的一个薄弱环节。

对易淬火硬化材料，该区的脆性会更大。

2）、正火区正火区是指热影响区内相当于受到正火热处理的区域。

加热温度为AC3至AC3+（100-200）℃之间。

此温度区间与正火温度区间相同，金属完全发生重结晶，冷却后为均匀而细小的正火组织，力学性能明显改善，该区是焊接接头中组织和性能最好的区域。