熔焊原理：焊接接头的组织与性能

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三、焊条金属的过渡特性
熔滴是指电弧焊时，在焊条（或焊丝）端部形成的向熔 池过渡的液态金属滴。 熔滴通过电弧空间向熔池的转移过程即熔滴过渡。 熔化极电弧焊（焊条电弧焊、CO2焊、MIG、MAG、埋 弧焊）
熔滴上的作用力：
• 1. 重力 • 2. 表面张力 • 3. 电磁力 • 浙江机电学院 4. 摩擦力
Fσ θ
表面张力是促进熔滴过渡还是阻止过渡应针 对不同的焊接方法、不同的熔滴过渡形式来分析， 如短路过渡后期，表面张力是促进熔滴过渡的，
θ RD
FG
特别是对于现在的STT电源，实现无飞溅过渡更是如此。
若熔滴上含有少量活化物质(如O2、S等)或熔滴温度升高，都会减 小表面张力系数，有利于形成细颗粒熔滴过渡。
• 碱性焊条：大滴状或短路过渡。（弧长较短时，短路过渡；弧长较长时， 大滴状过渡）
• 酸性焊条：细颗粒过渡（部分沿套筒内壁过渡，部分直接过渡）
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附壁过渡
关于熔滴过渡技术的最新发展
传统上，熔滴过渡在一个电流周期，形式内比较单一，缺乏 灵活性，焊缝成形的好坏在很大程度上仍然依赖于焊工的操作技 术水平和心理状态。
式、电弧形态、工艺条：
比表面积（S）：熔滴表面积（A）与其质量（ρV）之比， 即S=A/ρV 。 设熔滴是半径为R的球体，则S=3/ρR。 熔滴越细其熔滴比表面积越大，凡是能使熔滴变细的因素， 都能加强冶金反应。 熔滴相互作用时间近似等于熔滴存在时间（0.01~1.0s），是 很短暂的。
vH=mH/t=аHI
◆ 熔化系数p：单位时间内，由单位电流单位时间内所熔化
的焊丝量（长度，重量）
P= m /It
单位：g/(A.H)

一、熔池凝固
4.焊缝金属化学成分不均匀性 宏观偏析、微观偏析、熔合线偏析 （3）熔合线偏析
1）熔合区是母材与熔池的界面，熔合区及其附近微小区域的化学成分 与母材和焊缝存在显著不同；
2）碳的偏析 3）硫磷的偏析
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二、焊缝固体相变
低碳钢焊缝的相变组织 低合金钢焊缝的相变组织
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一般低碳低合金钢焊缝中出现的M主要是低碳马氏体。
片状M：C≥0．4％---又称为高碳M或孪晶M； 特征：马氏体片不相互平行，初始形成的M片较大，往
往贯穿A晶粒。 －－硬度高、脆； 易导致冷裂纹。 对于中高碳合金钢焊接时，甚至采用奥氏体焊条。在含碳较高的焊 接热影响区，在预热温度不足情况下才会出现孪晶马氏体。
3）贝氏体
下贝氏体： 形成温度：450℃~Ms之间； 针状，力学性能优异。
粒状贝氏体： 形成温度：稍高于上贝氏体转变温度（中等冷速）。 M-A组元以粒状分布在块状F上所得的组织；
块状F中，富碳A在一定合金成分和冷却速度下， 转变为富碳M和残余奥氏体
条状贝氏体： 形成温度：稍高于上贝氏体转变温度和中等冷速。
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一、熔池凝固
4.焊缝金属化学成分不均匀性 宏观偏析、微观偏析、熔合线偏析 （1）宏观偏析 层状偏析、焊缝中心偏析、焊道偏析、弧坑偏析
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一、熔池凝固
4.焊缝金属化学成分不均匀性 宏观偏析、微观偏析、熔合线偏析 （2）微观偏析
柱状晶偏析、树枝晶偏析、胞状晶偏析
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➢ 焊接熔池的液态金属处于过热状态
➢ 熔池边界的温度梯度比铸造时高103 –104倍。焊接温度高。合 金元素烧损严重，非自发形核质点减少，促使柱状晶发展。
➢ 熔池在运动状态下结晶

压力容器
在压力容器中，熔化焊接 头常用于密封和连接，以 确保容器的安全性和可靠 性。
熔化焊接头的历史与发展
熔化焊接头的起源
熔化焊接头的起源可以追 溯到19世纪初，当时主要 用于金属的连接和修复。
熔化焊接头的发展
随着科技的不断进步，熔 化焊接头的工艺和材料也 在不断改进和发展，以提 高焊接质量和效率。
0晶3体形成的，其性能取决于各晶体的成分和相对含量。
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04
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常见的缺陷包括气孔、夹渣、未熔合、裂纹 等。气孔是由于焊接过程中气体在液态金属 中未能及时逸出而形成的；夹渣是由于焊接 过程中熔渣未能及时浮出而残留在焊缝中形 成的；未熔合是由于焊接过程中母材与填充 材料未能完全熔合而形成的；裂纹是由于焊 接过程中受到应力或温度变化的影响而形成
的。
03
熔化焊接头的性能分析
熔化焊接头的未来
未来，随着新材料和先进 技术的出现，熔化焊接头 将继续发展，并应用于更 广泛的领域。
02
熔化焊接头的组织结构
熔化焊接头的微观组织
微观组织是熔化焊接头的重要特征之一，它决定了接头的力学性能和耐腐蚀性能。在熔化焊接过程中，母材、填充材料和焊 接工艺参数都会影响微观组织的形成。
常见的微观组织包括焊缝区、熔合区和热影响区。焊缝区是由焊接材料冷却凝固形成的，其组织特征与焊接材料有关；熔合 区是母材与焊接材料熔合的部分，其组织特征与母材和焊接材料的相互作用有关；热影响区是母材受焊接热循环影响的区域 ，其组织特征与母材的原始组织和焊接工艺参数有关。

焊接接头的组织和性能课件
目 录
• 焊接基本原理 • 焊接接头的组织 • 焊接接头的力学性能 • 焊接接头的耐腐蚀性能 • 焊接工艺对焊接接头组织和性能的影响 • 焊接接头组织和性能的测试与评估方法 • 工程应用实例及分析
01
焊接基本原理
焊接的定义和分类
焊接定义
焊接是一种通过加热或加压，或两者 并用，使两个分离的金属表面达到原 子间的结合形成牢固的接头的过程。
的形成和凝固过程，从而影响焊接接头的组织和性能。
02
焊接速度对组织和性能的影响
焊接速度会影响热输入和熔池的大小，进而影响熔池的凝固速度和组织
转变，从而影响焊接接头的强度、韧性和耐腐蚀性。
03
预热和后热对组织和性能的影响
预热和后热可以改变焊接接头的冷却速度和组织转变，从而提高焊接接
头的性能。
焊接接头的缺陷和质量控制
焊接接头由母材、焊缝和热影响区组成，各区域的相组成可能存在差异。例如，低碳钢的焊接接头可 能包括铁素体、珠光体、马氏体等相。
显微组织对焊接接头性能的影响
显微组织对焊接接头的力学性能、耐腐蚀性、疲劳性能等均有重要影响。例如，粗大的晶粒可能导致 焊接接头的韧性下降，而细小的晶粒则可以提高接头的强度和韧性。
常见焊接缺陷
包括气孔、夹渣、未熔合、未焊透、裂纹等 ，这些缺陷会影响焊接接头的强度、韧性和 耐腐蚀性。
焊接质量控制
通过选择合适的焊接工艺参数、焊材和焊接 设备，以及进行焊前准备和焊后处理等措施 ，可以控制焊接质量，提高焊接接头的性能
。
新技术、新工艺对焊接接头组织和性能的影响
激光焊接
激光焊接具有高能量密度、高速 度和低热输入等优点，可以改善 焊接接头的组织和性能，提高生