实验一低碳钢熔化焊焊接接头组织解答.doc

实验一 低碳钢熔化焊焊接接头组织分析 一、实验目的 1. 观察焊接接头的宏观组织及焊接缺陷 2. 观察焊缝、热影响区及母材的各种典型结晶形态 3. 掌握低碳钢焊接接头各区域的组织变化 4. 测定在不同的焊接工艺下热影响区的宽度 二、实验概述 在焊接过程中，由于焊接接头各部分经受了不同的热循环，因而所得组织各异。组织的不同，导致机械性能的变化。对焊接接头进行金相组织分析，是对接头机械性能鉴定的不可缺少的环节。 焊接接头的金相分析包括宏观和显微分析两个方面。 宏观分析的主要内容为：观察与分析焊缝成型、焊缝金属结晶方向和宏观缺陷等。 显微分析的主要内容为：借助于放大100倍以上的光学金相显微镜或电子显微镜进行观察，分析焊缝的结晶形态，焊接热影响区金属的组织变化，焊接接头的微观缺陷等。 焊接接头由焊缝金属和焊接热影响区金属组成。焊缝金属的结晶形态与焊接热影响区的组织变化不仅与焊接热循环有关，而且与所用的焊接材料和被焊材料有密切关系。 （一）焊缝凝固时的结晶形态 熔化焊是通过加热使被焊金属的联接处达到熔化状态，焊缝金属凝固后实现金属的焊接。联接处的母材和焊缝金属具有交互结晶的特征，图1-2为母材和焊缝金属交互结晶的示意图。由图可见，焊缝金属与联接处母材具有共同的晶粒，即熔池金属的结晶是从熔合区母材的半熔化晶粒上开始向焊缝中心成长的。这种结晶形式称为交互结晶或联生结晶。当晶体最易长大方向与散热最快方向一致时，晶体便优先得到成长，有的晶体由于取向不利于成长，晶粒的成长会被竭止，这就是所谓选择长大，并形成焊缝中的柱状晶形态，如图1-3（a）所示。 图1-2 焊缝金属的交互结晶示意图 （a） （b） （c） （d） （e） （f） 图1-3 20号钢焊接接头金相组织（200×） （a）焊缝的焊态组织；（b）熔合区的焊态组织；（c）过热区焊态组织； （d）正火区焊态组织；（e）部分相变区焊态组织；（f）焊态母材组织 以上是焊接热影响区中主要的组织变化区段，其中以熔合区和过热区对焊接接头组织性能的不利因素最为显著，因此，在焊接过程中应尽可能减少热影响区的宽度。焊接热影响区的大小受到许多方面的影响，不同的焊接方法、焊接板厚、焊后冷却速度等都会使热影响区的尺寸发生变化。表1-1是用不同的焊接方法焊接低碳钢时焊接热影响区的平均尺寸。 表1-1不同的焊接方法焊接低碳钢时的焊接热影响区平均尺寸 焊接方法 各区平均尺寸 总宽 （mm） 过热区 正火区 部分相变区 手弧焊 2.2～3.0 1.5～2.5 2.2～3.0 6.0～8.5 埋弧自动焊 0.8～1.2 0.8～1.7 0.7～1.0 2.3～4.0 电渣焊 18～20 5.0～7.0 2.0～3.0 25～30 气焊 21 4.0 2.0 27.0 真空电子束焊 ― － － 0.05～0.75 宏观试样 三、实验设备及材料 1. 金相显微镜、10倍放大镜 2. 有关金相图谱 3. A3钢手弧焊及气焊接头宏观组织试样及显微试样 四、实验内容及步骤 1. 实验前，先认真阅读实验指导书的内容，并明确本次实验的目的和要求 2. 观察并画出焊接接头的宏观组织示意图，观察焊接缺陷形态及部位 3. 观察并画出焊接接头各个区域典型组织示意图 4. 测量热影响区宽度（手弧焊及气焊） 5. 正确地使用金相显微镜 金相显微镜的种类和型式很多，最常见的有台式、立式和卧式三大类。金相显微镜的构造通常由光学系统、照明系统和机械系统三大部分组成，有的显微镜还附带有多种功能及摄影装置。目前，已把显微镜与计算机及相关的分析系统相连，能更方便、更快捷地进行金相分析研究工作(金相实验互动系统)。 以XJB—1（4X）型金相显微镜为例： XJB—1（4X）型金相显微镜的结构： 1-载物台；2-物镜；3-半反光镜；4-转换器；5－传动箱；6-微动调焦手轮； 7－粗动调焦手轮；8-偏心圈；9-目镜；10-目镜管 ；11－固定螺钉；12-调节螺钉；13－视场光阑；14-孔径光阑 - 8- 热影响区组织：粗块铁素体与珠光体呈带状分布 热影响区组织（正火加热区）：晶粒细化，铁素体与珠光体混合分布，略呈带状分布 熔合区组织：图左为焊缝，图右为母材过热区。片状与块状先共析铁素体沿过热区粗大奥氏体晶界析出，晶内有大量魏氏组织铁素体与一定量粒状贝氏体，基体为珠光体（黑色与灰暗色）