第十二讲 焊接化学成分的不均匀性.ppt

第十五章化学成分的不均匀性 1.微观偏析 2.宏观偏析 3.焊接接头中熔合区的化学成分的不均匀 性 ? 微观偏析--短程偏析，是不平衡凝固造的； ? 微观偏析--晶粒内部或晶界等微区内成分不均匀现象。 1? 枝晶偏析 2? 晶界偏析 （1）枝晶偏析 a. 机理 ?? 结晶时冷速较大，扩散来不及，先结晶富高熔点组元，导致树枝晶内部成分不均匀. b. 影响因素 ?? 合金相图的形状：垂直、水平距离大偏析严重，垂直比水平影响更大（结晶温度低扩散慢） ?? 原子的扩散能力：扩散能力差，更易偏析 （1）枝晶偏析 b. 影响因素 ?? 凝固时的冷却条件：冷速越大，过冷越大，开始结晶温度越低，扩散能力越小；冷速很大，液相中的扩散也受到抑制，发生无扩散结晶，偏析程度反而减小。 ?? 合金元素：C促S、P偏析；焊 接比铸造偏析程度小，可能与焊接冷速很大，液相中的扩散受到抑制有关. （2）晶界偏析 在树枝晶体之间（晶粒与晶 粒之间）最后凝固部分（即 晶界区）积累了更多的低熔 点组元和杂质元素 ?? 晶界偏析的程度比晶内偏析 更为严重，有时在晶界上还 会出现一些不平衡的第二 相，如低熔点共晶体 ?? 产生的原因与枝晶偏析相同 ?? 塑性和韧性降低、增加热裂 倾向、降低耐腐蚀性能等 （3）微观偏析的消除措施 ? 固相线下100~200℃长时间扩散退 火（均匀化） ? 热轧或热锻也可改善 ?? 宏观偏析为长程偏析，是发生于区域之间的成分差别（区域偏析）。 ?? 液态金属沿枝晶间的流动对宏观偏析的产生有着重要的影响。 ?? 焊接不易宏观偏析，熔池中有强烈的对流拌；铸造宏观偏析严重 ? 正常偏析（正偏析） ?区域偏析 ? 反偏析（逆偏析） ? 比重偏析（重力偏 ?层状偏析 2、宏观偏析 （1）正偏析 ?? ?铸件外层纯度高、溶质含量 低，内部溶质含量高、杂质 集中的区域偏析为正常偏析 ?? ?机理：冷速较慢，低熔点组 元充分向内部聚集 ?? ?危害：铸件性能不均匀；但 可借此对金属提纯 ?? ?防止：扩散退火无效，提高 冷速有效， 如降低浇注温 度、加速铸件凝固 2、宏观偏析 （2）反偏析 ?? ? 外层溶质元素含量反而高于内层的含量； ?? ?不常见，易发生于凝固温度区间宽、凝固收缩大、冷却缓慢、枝晶粗大、液体金属中含气量较高等情况下。 ?? ?机理：由于铸件表层枝晶间以及内部的低熔点液体，在液体金属静压力和析出气体压力的作用下，通过树枝晶之间收缩产生的空隙渗出到表面，在表面形成的一种含有较多低熔点组元和杂质的偏析层。 2、宏观偏析 （3）比重偏析 a. 机理 ???合金凝固时有初生相（过共晶或亚共晶），且初生相和液相之间的比重差别较大（过共晶铸铁石墨上浮） ???个别合金液相比重不同导致分层，凝固后比重偏析（Cu-Pb合金上部富Cu） b. 防止措施 ???快速凝固 ???在合金中加入第三种能形成熔点较高、比重与液相接近的化合物相，在凝固过程中首先从液相中析出，形成树枝状骨架，阻止偏析相的沉浮 2、宏观偏析 4 区域偏析 焊接时,柱状晶成长过快,溶质或杂质在中心富集,凝固后在焊缝中心线附近出现严重偏析. 2、宏观偏析 5 层状偏析 焊接时,由于热的周期性作用,急冷与急热的交替作用,致使结晶过程发生周期性变化而造成化学成分的不均匀. 2、宏观偏析 （4）宏观偏析的消除 ? 扩散退火无效 ? 改善加工工艺 3.焊接接头中熔合区的化学成分不均匀性 ?熔合区是焊接接头中的薄弱之处. ?固液界面附近的溶质浓度的分布与该元素的扩散系数和分布系数有关. ?由于焊接熔合区化学成分的不均匀性,致使组织和性能不均匀性.焊接熔合区的质量问题应给以应有的关注. * * 1、微观偏析 1、微观偏析 1、微观偏析 1、微观偏析 低碳钢焊缝中S的晶界偏析 1、微观偏析 2、宏观偏析 *