第三章熔池凝固和焊缝固态相变.ppt

* （2）下贝氏体 （Lower Bainite ，BL） 温度：450 ℃-Ms 形态：针状铁素体和针状渗碳体的机械混合物 性能特点：强度和韧性都较好 * （3）粒状贝氏体 (Grain Bainite， BG) M－A组元（Constitution M-A) 在块状铁素体形成之后，待转变的富碳奥氏体呈岛状分布在块状铁素体之中，在一定的合金成分和冷却速度下，这些富碳的奥氏体岛可转变为富碳马氏体和残余奥氏体。富碳马氏体和残余奥氏体,硬度高。 在块状铁素体上的Ｍ－Ａ组元以粒状分布时，即为“粒状贝氏体”。 5.马氏体(M)转变（Martensite，M） （Ms以下） ①低碳马氏体（板条马氏体） 转变温度：MS温度以下 形态：在奥氏体晶粒的内部形成细条状马氏体板条，条与条之间有一定的交角 形成机理：位错 ②高碳马氏体（片状马氏体） 形态：马氏体较粗大，往往贯穿整个奥氏体晶粒，使以后形成的马氏体片受到阻碍 形成机理：孪晶 * * 当焊缝中含Ｃ量较高或合金元素含量较多时，在快冷条件下，冷却到Ｍs以下，将发生马氏体转变。 （1）板条马氏体（Lath Martensite）、低碳马氏体、位错型马氏体 低碳低合金钢 奥氏体内部 细条状 综合性能指标在马氏体中最好 * （2）片状马氏体（Plate Martensite）、高碳马氏体、孪晶马氏体 焊缝中含碳量大于0.4% 粗大，经常贯穿奥氏体晶粒内部 硬度高而脆 * * * 焊缝金属连续冷却组织转变图（WM－CCT图） WM-CCT图对于预测焊缝的组织及调节焊缝的性能具有重要意义。 * 三、焊缝金属性能的控制 影响焊缝性能的因素 结晶形态与组织的影响 化学成分的影响 焊接缺陷的影响 * 固溶强化 加入碳、锰、硅、铬、镍、钼等，均有固溶强化的作用。 细晶强化 加入钛、铌、硼、铝、铬、镍、稀土等，可细化晶粒，提高强度。 沉淀强化 加入碳、氮化物形成元素。 相变强化 加入合金元素，改变相变组织。 （一）焊缝合金化与变质处理 * 1. 优化合金成分 （1）严格限制有害的杂质元素：S、P、N、O和H； （2）通过合金元素来提高焊缝韧性 促使高熔点第二相质点的析出，通过钉扎作用阻止奥氏体晶粒长大； 降低奥氏体分解温度，减少边界铁素体的形成； 在奥氏体内形成铁素体形核核心，促使奥氏体在500-550温度区间分解得到针状铁素体，防止在奥氏体晶界形成侧板条铁素体； 防止M-A组元的形成；（避免中等冷却速度） 防止或减少低温产物马氏体、上贝氏体的形成； （二）焊缝金属韧化的途径 * （3）配置多种微量合金元素，则可能在大幅度地提高焊缝金属的强度的同时提高韧性和抗裂性。 Mn和Si 最为常用的强化焊缝的元素 例如低合金钢（C:0.10-0.13%）埋弧焊时，Mn、Si分别处于0.8~1.0%和0.1~0.25%时，可以得到细晶铁素体和针状铁素体，具有较好的韧性。 Mn和Si对低合金钢焊缝韧性的影响 * 在Mn-Si系基础上复合添加Ti和B等微量元素 B在高温下易向奥氏体晶界扩散，在晶界沉淀聚集而降低晶界扩散，使晶界奥氏体的稳定性增大，抑制了PF和FSP的形核与生长，从而使???转变开始温度向低温方向移动。 Ti与氧的亲和力很大，焊缝中的Ti以微小颗粒可以作为“钉子”位于晶粒边界，阻碍奥氏体晶粒的长大。 * Mo 降低奥氏体分解温度，抑制边界铁素体形成，加入少量的Mo不仅可以提高强度，同时也能改善韧性。 Nb和V 焊缝金属中可固溶，推迟奥氏体向铁素体的转变，能够抑制焊缝中先共析铁素体的产生，而激发形成细小的AF组织。 所形成的氮化物使强度大大提高，而使韧性下降。通过正火处理可改善韧性。 稀土元素Y，Ce＋Te，Se： 促进组织细化，提高韧性 * 2. 调整焊接工艺参数 （1）焊接热输入 过大的热输入使结晶时产生粗大的柱状晶，同时，由于降低了冷却速度，可能得到较多的边界铁素体； 过小的热输入，则在较高合金成分焊缝形成马氏体，也会使焊缝韧性下降。 （2）多层焊 （3）焊后热处理 （4）振动结晶 第四节 焊缝中的气孔和夹杂 一、气孔 （一）气孔的类型及其分布特征 1.气孔的类型及形成原因 ①类型：表面气孔、内部气孔 ②形成原因 结晶时因气体溶解度突然下降来不及逸出残留在焊缝内部的气体（H2、N2） 冶金反应产生的不溶于金属的气体（CO、H2O） 2.氢（H）气孔 ①出现在低合金焊缝中，大都为表面气孔，含H2O多时，也会出现在内部 * ②形状 表面气孔：喇叭口形，内壁光滑，形如螺钉状 内部气孔：圆球状 ③形成原因 在相邻树枝晶的凹陷最深处是氢气泡的胚胎场所，冷却中，氢的溶解度从液态下32ml/100g下降到固态下的10ml/100g，由于焊接熔池冷却快，H2来不及逸出时，就会形