《材料成形基本原理（第3版）》10-3 重难点复习题答案.doc

本单元重难点复习题解(焊接热影响区的组织与性能)

一、填空

1.按照热影响区中不同部位在焊接热循环过程中加热的最高温度及组织变化特征，把焊接用钢分为不易淬火钢和易淬火钢两类。

2.易淬火钢热影响区包含完全淬火区和不完全淬火区，对于焊前是调质状态的易淬火钢，其热影响区还存在一个回火软化区，该区域的最高加热温度高于母材的回火温度。

3.碳当量反映了钢中化学成分对硬化程度的影响，它把钢中合金元素按其对材料淬硬倾向的影响程度折合成碳的相当含量。计算碳当量的Pcm公式主要适用于碳含量在0.17％以下的低合金高强钢。

4.粗晶脆化发生在焊接热影响区的熔合线附近和过热区，当钢中含有较多的碳、氮化物形成元素，可以防止晶粒粗化。

5.析出脆化是指焊接热影响区的非平衡态组织，在焊后的时效或回火过程中，从过饱和固溶体中析出碳化物、氮化物等。当这些析出物以块状或沿晶界以薄膜状分布时会使接头脆化。

6.M-A组元是高碳马氏体与残余奥氏体的混合物，可以在高强钢的焊缝和焊接热影响区中出现。其内M-A组元以粗大的铁素体为基底，称为粒状贝氏体。

7.热应变时效脆化容易发生的部位是焊接热影响区中的熔合区和Ar1以下的区域，对应的母材大多在焊前经历过一定程度的塑性变形（或预应变）。

二、对于20钢焊接接头，完成下表中各项内容的填写：

具体部位

温度上限（℃）

温度下限(℃)

组织

性能

熔合区

1530

1490

粗晶组织和部分铸态组织

塑性很差，是裂纹及局部脆断的发源地

过热区

1490

1100

粗大的过热组织

塑性和韧性下降

相变重结晶区

1100

850

均匀细小的铁素体和珠光体

力学性能优于母材

不完全重结晶区

850

730

粗大的铁素体和细小的珠光体

力学性能较差

三、多项选择

1.不易淬火钢是指：（a、c）

a)低碳钢；b)中碳钢；c)合金含量少的低合金钢；d)奥氏体不锈钢。

2.20钢焊接热影响区的过热区中易产生：（a、c）

a)粗晶脆化；b)析出脆化；c)魏氏组织脆化；d)淬硬组织脆化。

3.焊接热影响区中的脆性组织是指：（a、d）

a)M-A组元；b)粒状贝氏体；c)板条状马氏体；d)孪晶马氏体。

4.可以发生焊接热影响区软化的母材包括：（b、c、d）

a)退火状态的高强钢；b)经过调质处理的高强钢；

c)经过沉淀强化的铝合金；d)经过冷作强化的金属。

四、综合题

1.某厂生产的大型压力容器用钢材为36mm厚的14MnMoVN钢，若成分为wC=0.15%,wMn=1.4%,wMo=0.53%,wV=0.10%，焊接冷却速度t8/5=4s，

1)计算碳当量及HAZ的最高硬度Hmax；

2)如果产品设计要求Hmax不得大于350HV，根据计算结果判断接头是否符合要求；

3)如何降低Hmax？

解：（1）依据

将14MnMoVN钢的已知成分代入上式得：Pcm=0.265。

依据Hmax（HV10）=140+1089Pcm-8.2t8∕5，代入t8∕5=4s,Pcm=0.265得：

接头最高硬度值Hmax=396HV

（2）Hmax=396HV，说明其淬硬倾向较大，冷裂倾向也较大，不符合要求。

（3）依据Hmax（HV10）=140+1089Pcm-8.2t8∕5，Pcm=0.265，

欲使Hmax350，需：t8∕59.6s

由壁厚36mm可知钢板为厚板，

可知，提高初始温度（即预热温度）或增加焊接线能量E都可以降低冷却速度，从而降低Hmax.。

2.30CrMnSiA是一种常见的中碳调质钢，当在调质状态下进行焊接时，其热影响区会出现哪些组织与性能的变化，提出相应的工艺改进措施。

答：（1）熔合区、过热区会发生粗晶脆化和马氏体淬硬脆化；

最高温度低于AC1、高于回火温度的区域会发生软化。

（2）采用低的焊接线能量并适当进行焊前预热。