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焊接接头的金相分析

一、实验目的

1、观察焊接接头的宏观形貌

2、掌握低碳钢焊接接头各区域的组织变

化

3、了解焊缝金相检测方法

二、实验装置及实验材料

1、粗、细金相砂纸

2、平板玻璃

3、低碳钢焊接接头试样

4、金相显微镜

5、吹风机

6、4％硝酸酒精溶液、无水乙醇、30%过氧

化氢、氢氟酸、草酸、脱脂棉、蒸馏水

三、实验原理

焊接过程中，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。

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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。

显微分析是借助于放大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，也

和所用的焊接材料和被焊材料有密切关系。

1、焊缝宏观形貌：

切取焊接接头的横截面，经制样浸蚀显示宏

观组织，可见焊接接头分为三部分：焊缝中

心为焊缝金属，靠近焊缝的是热影响区，接

头两边是未受焊接热影响的母材。

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①焊缝区②—③热影响区（过热区、正

火区、部分相变区）④母材

2、

3、焊接接头的显微组织

焊接接头分为两部分：一是焊缝，另一是热

影响区。

所谓焊接接头热影响区，是指母材在焊接电

弧的热作用下发生的显微组织和性能变化

的区域。在焊接过程中，熔池被快速加热到

很高的温度，随后又快速冷却，因此使熔池

附近的母材相当受到一次不同规范的热处

理。结果使焊接热影响区形成了四个部分，

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即熔合区、过热区、正火区和部分相变区。

熔合区是焊缝（熔敷金属）和母材的交界区，

在焊接电弧热的作用下，该区部分金属熔

化，亦称半熔化区，其显微组织中包含部分

铸造组织和未熔化的、但因受热而长大的粗

晶粒组织。在低碳钢焊接接头中，这一区域

虽然最窄，但它却在很大程度上决定着焊接

接头的性能。过热区对焊接接头有危害作

用，该区受高温作用，晶粒急剧长大，甚至

产生过热组织，从而使其塑性和冲击韧性降

低。正火区处于Ac3稍高的温度。相当于做

了一次正火处理，晶粒细小，因而其机械性

能较好。焊接热影响区的熔合区和过热区是

性能最薄弱的部位。因此，为了提高焊接接

头的质量，应尽量减小焊接热影响区的宽

度。

焊接接头的显微组织有焊缝（熔敷金属）、

焊接热影响区（熔合区、过热区、正火区、

部分相变区）和母材（被焊金属）三个部分。

焊缝的显微组织成柱状，且方向垂直于焊接

热影响区。母材是低碳钢，其显微组织与焊

接前一样，依然是珠光体P和铁素体F。焊

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接热影响区的显微组织虽然形态各异，但是

每个区域都有其独有的特征，其中过热区和

正火区最明显。过热区的晶粒粗大，正火区

的晶粒细小，而且这两个区域在焊接热影响

区中的尺寸最大。部分相变区比正火区和过

热区窄，但比熔合区宽。在100倍的放大倍

数下观察其显微组织，看得到它的珠光体的

边缘不像母材和正火区那样棱角分明，而是

比较圆滑且形态呈开花状。在热影响区中，

最不易分辨的是熔合区，而它又是焊接热影

响区中最窄的区域。熔合区的显微组织是粗

大的晶粒和部分铸造组织。

四、实验报告

1、

2、实验目的

3、

4、通过观察分析，画出焊接接头各区域的

组织示意图并标注

5、焊接热影响区对焊接接头的性能有什

么影响？

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