partvii焊接热影响区组织和性能[优质文档.pptVIP

材料成型基础Part VIIHAZ的组织和性能 ;1 HAZ的概念2 焊接加热过程中金属组织转变特点 3焊接热循环过程中晶粒的长大4 焊接冷却过程中的组织转变5 焊接条件下的CCT图及其应用6 焊接热影响区的组织7 焊接热影响区的性能8 焊接热力模拟技术简介 ;焊缝;§1 HAZ的概念;§2 焊接加热过程中金属组织转变特点 ;§2 焊接加热过程中金属组织转变特点 ;§2 焊接加热过程中金属组织转变特点 ;§2 焊接加热过程中金属组织转变特点 ;§2 焊接加热过程中金属组织转变特点 ;二、焊接加热过程中的组织转变特点;加热速度对相变点和Ac1与Ac3温差的影响;;;;;;;一、 焊接热影响区奥氏体晶粒长大的计算 恒温加热时的经历长大与加热温度、保温时间有关，晶粒大小可以计算：; 计算焊接热循环条件下的晶粒长大时，则把热循环曲线在时间域上离散化，???认为在每个时间段的加热温度不变，即将热循环曲线分为若干个加热温度不同的恒温加热过程。则可利用恒温晶粒长大计算公式，采用叠加原理的方法计算出热循环过程中晶粒长大的尺寸： ;焊接热循环中S35C钢加热温度与奥氏体晶粒直径Dγ的关系;Q195低碳钢HAZ不同部位的奥氏体晶粒长大 板厚6mm，GMAW，I=240A, V=25V, v=430mm/min, d=1.2mm. 曲线1~6分别距离熔合线0mm 0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm;;式中：D—晶粒直径(mm); D0—t=0时的晶粒直径(mm); E—单位板厚的焊接热输入(J/cm2); y’—至熔合线的距离(mm); η’—换算系数, 是以晶粒尺寸为基准的经验数据，通过调节其值是高温加热范围的晶粒尺寸的计算值与实际情况接近。如HT80钢，TIG焊取0.6，SAW焊取0.85.;焊接热输入对HT80钢焊接热影响区奥氏体晶粒尺寸的影响 a）奥氏体晶粒分布 b）熔合线上奥氏体晶粒尺寸;2、焊接热循环的影响 (a) 加热最高温度(Tm)的影响 Tm越高，原子的扩散速度越快，晶粒长大越剧烈。钢中的碳化物形成元素对晶粒长大有比较大的影响。对于45钢，Tm超过1100℃以后，随着加热最高温度的提高，奥氏体晶粒迅速长大。对于含碳化物形成元素的18Cr2WV钢，只有当Tm高于1200℃以后，奥氏体晶粒才随Tm的提高而迅速增大。; 热影响区内各点???焊缝中心的距离不同，其加热的最高温度也各不相同。因此，各点晶粒长大的程度差别较大。远离熔合线的点，晶粒粗化程度较弱；而靠近焊缝区域的Tm较高（大于1100℃），即使高温停留时间不长，晶粒也显著长大。这说明加热的最高温度是影响晶粒长大的重要因素。 晶粒尺寸最大的部位并不在半熔化区，而是在近缝区。这是由于半熔化区晶界局部熔化限制了晶粒的长大。;(b) 高温停留时间(tH)的影响 焊接工艺方法不同, tH也不同, 因而晶粒长大的倾向有显著的差异。 手工电弧焊在Ac3以上的停留时间tH只有20s, 晶粒长大不严重(d=0.1~0.3mm); 自动埋弧焊的tH为30~10 0s, 晶粒明显长大(d=0.3~0.4mm); 电渣焊时, 由于tH过长, 达到600~2000s, 故晶粒严重长大(d=0.4~ 0.6 mm)。 电渣焊时晶粒严重长大, 焊后必须通过正火处理才能改善焊接接头的性能, 否则将引起冲击韧性的显著下降。;(c) 加热速度和冷却速度的影响 在保证焊接热输入不变的条件下，如采用大的焊接电流和快的焊接速度，则加热速度提高，相变点Ac3和晶粒显著长大的温度也提高，加热过程的高温停留时间t?减小，有利于降低晶粒的粗化倾向。 在高温冷却过程中，晶粒在继续长大。如高温冷却速度比较快，则冷却过程中的高温停留时间t??减小，也有利于抑制晶粒长大。;§3 焊接热循环过程中晶粒的长大 ;迁移晶粒边界的沉淀钉扎机制;焊接热循环示意图 (阴影部分表示热循环在该部分时晶粒可无拘束长大) ;奥氏体中不同碳化物和氮化物完全溶解时温度与时间的关系 1—Ti的氮化物(26%溶解); 2—Nb的碳氮化物; 3—Al的氮化物; 4—Nb的碳化物; 5—V的氮化物; 6—Mo的碳化物; 7—Ti的碳化物; 8—V的碳化物; 9—Cr的碳化物;焊接加热过程中热影响区形成的奥氏体，在冷却过程中将发生分解转变，转变的结果将最终决定热影响区的组织和性能。因此，研究焊接条件下冷却过程的组织转变规律，对于正确判断热影响区的组织与性能，合理地制订焊接工艺，保证焊接质量具有重要意义。 由于熔合区附近是整个焊接接头的薄弱地带，所以这里以此区冷却时的相变特点作为主要的研究对象。;焊接和热处理时加热及冷却过程的示意图 TM—金属熔点