(焊接冶金学及金属材料焊接)模块三焊接热影响区组织与性能控制.ppt

　　由图可见，从焊缝开始存在两个脆化区：其一在邻接熔合线的粗晶粒过热区，即粗晶脆化区。另一个在峰值温度较低的600～400 ℃地段，即时效脆化区，而峰值温度为900 ℃附近的细晶粒正火区，则脆性转变温度低下，说明韧性很高。 　　（1）粗晶脆化、淬硬脆化和M-A组元脆化 　　（2）相变点以下区域的脆化 　　焊接界常把它们因焊接而脆化的原因归之为急冷时应变时效。而能产生急冷时效和应变时效的材料也并不限于不易淬火钢。 课题二 焊接热影响区的组织与性能控制 　　所谓时效，是指钢材或其它材料以某种状态放置后，性能随时间变化的现象。一般表现为随时间的延长，硬度升高、伸长率下降、冲击韧度降低等。总的说来，能发生时效现象的场合很多，其机理也各不相同。其中钢材被加热到相变点Ac1点以下被急冷所引起的时效称作急冷时效；钢材经冷作加工造成塑性应变所引起的时效称作应变时效。 　　（3）热影响区的软化 　　理论和实验结果都表明，热影响区出现软化区后，整个焊接接头的强度尚与软化区的宽度有关，而软化区的宽度则在很大程度上取决于焊接方法和焊接工艺（如焊接线能量等）。焊接线能量越大，软化区宽度越大，同时接头强度也降低越多。 课题二 焊接热影响区的组织与性能控制 　　调质钢焊接时，硬度最低的部位所经历焊接热循环的峰值温度在Ar1附近，并与焊接母材的组织状态无关。 　　至于沉淀强化合金，则是经过固溶和时效处理的合金（镍合金、铝合金等）。其焊接接头峰值温度超过某些值的热影响区地段，将发生类似于过时效的脱溶析出平衡相过程，从而焊接强度、硬度降低。 课题二 焊接热影响区的组织与性能控制 大连理工大学出版社 “十二五”职业教育国家规划教材 经全国职业教育教材审定委员会审定 焊接冶金学及金属材料焊接 主编 吴金杰 （第二版） 课题一 焊接温度场的控制 课题二 焊接热影响区的组织与性能控制 模块三 焊接热影响区组织与性能控制 　　定义： 　　1.热影响区（Heat Affected Zone，简称 HAZ）所谓焊接热影响区就是靠近焊缝的母材在焊接热源的作用下，发生金相组织和力学性能变化的区域，有时也称此区为近缝区。 　　2.焊接接头:由两个主要部分所组成，焊缝和焊接热影响区（见示意图） 课题一 焊接温度场的控制 回目录 焊接热影响区示意图 熔合区 课题一 焊接温度场的控制 　　一、焊接热循环的基本概念 课题一 焊接温度场的控制 　　焊接过程中，热源沿焊件移动，焊件上某点（坐标x、y、z）温度T随时间t由低到高，达到最大值后，又由高到低的变化过程，叫做该点的焊接热循环（见图），其数学表达式为： Ｔ（ｘ、ｙ、ｚ）＝f（ｔ） 焊接热循环 TC-C点瞬时温度 TH-相变温度 课题一 焊接温度场的控制 低碳钢手弧焊距焊缝不同距离各点的焊接热循环 　　二、焊接热循环的基本参数 　　表征焊接热循环的参数主要有加热速度、加热的峰值温度、相变温度以上的停留时间和冷却速度或冷却时间。 　　（一）加热速度（ωH） 　　工件上某点的加热速度可用数学表达式表达如下： 　　 ωH ? ? T相变 ? ? A均质化和碳化物溶解越不充分 ωH = 课题一 焊接温度场的控制 　　（二）加热的峰值温度（Tm） 　　加热的峰值温度Tm，也就是热影响区某点在焊接热循环中所经历的最高温度。 　　低碳钢和低合金钢焊接时，在熔合线附近的过热区，由于温度高（1300～1350℃），晶粒发生严重长大，从而使韧性严重下降。 （三）相变温度以上的停留时间（tH) 　　为了便于分析研究，有时把高温停留时间分为加热过的停留时间t′和冷却过程的停留时间t″，即tH＝t′+ t″。 　　 tH 越长，越有利于奥氏体的均质化过程，但tH 越长，奥氏体晶粒越容易长大；特别是在温度较高时（如1100℃以上)，即使停留时不长，也会产生严重的晶粒长大。 课题一 焊接温度场的控制 　　（四）冷却速度（ωc）和冷却时间（tc ） 　　1.冷却速度是一个不易准确描述的变化量，在工程实际应用中常用冷却时间t8／5、t8／3或t100来表述焊接冷却过程 　　2. t8／5、t8／3为焊接冷却过程中温度从800～500 ℃或800～300 ℃的冷却时间。 　　3. t100为焊后冷却到100 ℃所用时间。 课题一 焊接温度场的控制 　　三、多层焊接热循环的特点及控制 　　比起单层焊接来，多层焊接在工艺上不受焊缝截面尺寸限制，可以在更大范围内调整线能量和其它工艺参数。在相邻焊层之间，彼此遭受预热或后热之类的热处理，从而使焊接接头某点所经历的热循环以及金属的组织和性能所发生的变化不尽相同于单层焊接。多层焊可分为“