金相检验 教学课件 作者 张博 9焊接件的金相检验.ppt

焊接接头显微组织分析 布置任务： 焊接接头显微组织分析 必备知识： 焊接定义、焊接方法分类、焊接特点。 一、焊接热循环的特点 1、加热温度高: 热处理：Ac3以上100～200℃ 近缝区1350℃以上至Tm 2、加热速度快: 几秒内完成熔化与凝固以及热影响区相变 3、高温停留时间短: SMAW:20秒, SAW:30-100秒。 相比热处理工艺的三要素，焊接过程特点： 1.加热温度高 2.冷却速度快 3.高温停留时间无法控制 故： 熔池凝固结晶过程远离平衡态； 焊接接头组织为非平衡组织。 二、焊接接头的组成 1. 焊缝 焊缝组织是从液态结晶的铸态组织,存在着各种铸造缺陷： 区域偏析：焊缝成形系数有关。成形系数小，形成中心线偏析，对接头性能不利。 2. 热影响区heat-affect zone 过热区 Overheated Zone（粗晶区） 温度：Ts ～ Tks(1100～1490℃) 组织：金属处于过热状态，A晶粒急剧长大，晶粒度均在3级以上。对于低碳钢，由于含碳量低，一般，F沿原A柱状晶晶界析出，当高温停留时间长、冷速快时，F从A内部沿一定方向析出，以长短不一的针状或片状插入P中。形成过热区粗大的针状F（魏氏组织）。 性能：为热影响区中机械性能最差的部位。 区域大小：与焊接方法、母材厚度、E有关。 正火区 Normalized Zone（细晶区、相变重结晶区） 温度：Ac3～Tks(900 ～ 1100℃) 组织特征：当T大于Ac3，发生重结晶，即F和P全部溶入A，空冷后得到细小的F和P,相当于正火处理。 性能：组织比母材细小,机械性能较好。 问题：如此好的性能有没有用？ 部分相变区Partial Phase-change Zone （不完全重结晶区） 温度： Ac1～Ac3之间 ，20钢的Ac1～Ac3为750 ～900 ℃ 组织：只有一部分组织发生了重结晶，得到细小的F和P。冷却后的组织为：未发生转变的F+经部分相变后的细小P和F。 性能：晶粒大小不一，组织不均匀,性能较差。 3. 熔合区bond 焊缝与热影响区的过渡区，位于熔合线两侧，也叫半熔化区。 温度处于固相线和液相线之间； 金属处于局部熔化状态，晶粒十分粗大，化学成份和组织极不均匀, 粗大的过热组织和粗大的淬硬组织.是焊接接头中性能最差的区域。 此区域很窄，显微镜下难区分。 但危害大，常是裂缝、局部脆性破坏的发源地。 (一)HAZ的硬化 硬度： 为了方便起见,常常用硬度的变化来判定热影响区的性能变化，硬度高的区域，强度也高,塑性、韧性下降，测定热影响区的硬度分布可以间接来估计热影响区的强度，塑性和裂纹倾向影响硬度的因素。 组织脆化 3）HAZ的热应变时效脆化 静应变时效脆化 动应变时效脆化 （三）调质钢焊接HAZ的软化 2、热处理强化合金焊接HAZ的软化 计划实施：焊接接头的显微组织观察 焊接接头的显微组织分析包括焊缝和热影响区组织分析。 1、 焊缝的显微组织分析 包括焊缝铸态一次结晶组织和二次固态相变组织分析。 2、 热影响区显微组织分析 焊接接头的热影响区组织情况十分复杂，尤其是靠近焊缝的熔合区和过热区常存在一些粗大组织，使接头的冲击吸收功和塑性大大降低，同时也常是产生脆性破坏裂纹的发源地。接头热影响区的性能有时决定了整个接头的质量和寿命，所以热影响区的显微组织分析应特别注意这两个区域。 焊接接头缺陷检验 一、危害性 焊接结构产生裂纹轻者需要返修，浪费人力、物力、时间，重者造成焊接结构报废，无法修补。更严重者造成事故、人身伤亡。如1969年有一艘5万吨的矿石运输船在太平洋上航行时，断裂成两段而沉没，在压力容器破坏事故中，有很多都是由于焊接裂纹造成。因此，解决研究焊接裂纹已成为当前主要课题。 各种不同类型的裂纹 ①焊缝中纵向裂纹　　　②焊缝上横向裂纹 ③热影响区纵向裂纹　　④热影响区横向裂纹 ⑤火口（弧坑）裂纹　　⑥焊道下裂纹 ⑦焊缝内部晶间裂纹　　⑧焊趾裂纹 ⑨热影响区焊缝贯穿裂纹⑩焊缝根部裂纹 1、 按裂纹分布的走向分 3 、按产生本质分类 1）热裂纹 （高温裂纹） 产生：热裂纹(高温裂纹)高温下产生 存在部位：焊缝为主,热影响区 1)热裂纹分类 结晶裂纹：在凝固的过程--结晶过程中产生 高温液化裂纹：在高温下产生,钢材或多层焊的层间金属含有低熔点化合物经重新溶化，在收缩应力作用下,沿奥氏体晶间发生开裂