焊接接头的金属组织与性能
晨怡热管
2009-9-29 12:18:47
4.1 焊接接头的金属组织与性能
焊接接头是由相互联系，而在组织和性能上又有区别的两部分所组成，即焊缝区和焊接热影响区。
4.1.1 焊缝金属：由熔池冷却凝固后形成
4.1.1.1 组织和性能：
熔池冷凝后为铸态组织，在冷却过程中，液态金属自熔合区向焊缝的中心方向结晶，形成柱状晶组织。结晶示意图如图5-2-6：
5-2-6 焊缝金属结晶示意图
（a）正在结晶 （b）结晶结束
焊缝金属的性能一般不低于母材的性能（因其化学成分控制严格，且可通过渗合金调整焊缝化学成分），但易产生裂纹。
4.1.2 焊接热影响区：指焊缝两侧因焊接热作用而发生组织性能变化的区域。
低碳钢的热影响区分为熔合区、过热区、正火区和部分相变区（如图6-2-7）
图6-2-7 低碳钢焊接接头组织变化示意图
4.1.2.1 熔合区，又称半熔化区，是焊缝与母材的交界区。
加热温度：1490～1530℃（固、液相线之间）
组织：（未熔化但因过热而长大的）粗晶组织和（部分新结晶的）铸态组织。
特点：该区很窄，组织不均匀，强度下降，塑性很差，是产生裂纹及局部脆断的发源地。
4.1.2.2过热区：紧靠熔合区
加热温度：1100℃～1490℃（1100℃～固相线）
组织：粗大的过热组织。
特点：宽度为1～3mm，塑性和韧性下降。焊接刚度大的结构时，该区易产生裂纹。
4.1.2.3 正火区：紧靠着过热区
加热温度：850℃～1100℃（AC3至1100℃）
组织：均匀细小的铁素体和珠光体组织（近似于正火组织）
特点：宽度约1.2～4.0mm，力学性能优于母材。
4.1.2.4 部分相变区：
加热温度：AC1～AC3之间
组织：F+P（F粗、细不均）---
{ 相变的F，变细小
未相变的F，变粗大
特点：部分组织发生相变，晶粒不均匀，力学性能差。
在热影响区中，熔合区和过热区的性能最差，产生裂纹和局部破坏的倾向也最大，是焊接接头中机械性能最差的薄弱部位，热影响区宽度愈窄愈好──因宽度↑→焊缝V冷↓→晶粒粗大，变形↑
4.1.3 影响焊接接头性能的因素──主要为影响热影响区的因素
（1） 焊接材料
{
温度高低
热量是否集中
保护措施如何
（2）焊接方法棗
（3） 焊接工艺
（4） 焊后热处理
（5） 接头形式、工件厚度、施工环境等
4.1.4 提高焊接接头质量的措施：
（1） 合理的选用焊接方法和焊接规范棗减少热影响区的影响
焊接方法：优先采用手工电弧焊、气保焊、埋弧焊等，少用气焊和电渣焊等
焊接规范：小直径焊条（或焊丝）、小电流、快速焊、多层焊等。
（2） 焊前预热、焊后热处理棗细化晶粒，清除硬化组织
（3） 加强对焊缝金属的保护。
焊接接头是由相互联系，而在组织和性能上又有区别的两部分所组成，即焊缝区和焊接热影响区。
4.1.1 焊缝金属：由熔池冷却凝固后形成
4.1.1.1 组织和性能：
熔池冷凝后为铸态组织，在冷却过程中，液态金属自熔合区向焊缝的中心方向结晶，形成柱状晶组织。结晶示意图如图5-2-6：
5-2-6 焊缝金属结晶示意图
（a）正在结晶 （b）结晶结束
焊缝金属的性能一般不低于母材的性能（因其化学成分控制严格，且可通过渗合金调整焊缝化学成分），但易产生裂纹。
4.1.2 焊接热影响区：指焊缝两侧因焊接热作用而发生组织性能变化的区域。
低碳钢的热影响区分为熔合区、过热区、正火区和部分相变区（如图6-2-7）
图6-2-7 低碳钢焊接接头组织变化示意图
4.1.2.1 熔合区，又称半熔化区，是焊缝与母材的交界区。
加热温度：1490～1530℃（固、液相线之间）
组织：（未熔化但因过热而长大的）粗晶组织和（部分新结晶的）铸态组织。
特点：该区很窄，组织不均匀，强度下降，塑性很差，是产生裂纹及局部脆断的发源地。
4.1.2.2过热区：紧靠熔合区
加热温度：1100℃～1490℃（1100℃～固相线）
组织：粗大的过热组织。
特点：宽度为1～3mm，塑性和韧性下降。焊接刚度大的结构时，该区易产生裂纹。
4.1.2.3 正火区：紧靠着过热区
加热温度：850℃～1100℃（AC3至1100℃）
组织：均匀细小的铁素体和珠光体组织（近似于正火组织）
特点：宽度约1.2～4.0mm，力学性能优于母材。
4.1.2.4 部分相变区：
加热温度：AC1～AC3之间
组织：F+P（F粗、细不均）---
{ 相变的F，变细小
未相变的F，变粗大
特点：部分组织发生相变，晶粒不均匀，力学性能差。
在热影响区中，熔合区和过热区的性能最差，产生裂纹和局部破坏的倾向也最大，是焊接接头中机械性能最差的薄弱部位，热影响区宽度愈窄愈好──因宽度↑→焊缝V冷↓→晶粒粗大，变形↑
4.1.3 影响焊接接头性能的因素──主要为影响热影响区的因素
（1） 焊接材料
{
温度高低
热量是否集中
保护措施如何
（2）焊接方法棗
（3） 焊接工艺
（4） 焊后热处理
（5） 接头形式、工件厚度、施工环境等
4.1.4 提高焊接接头质量的措施：
（1） 合理的选用焊接方法和焊接规范棗减少热影响区的影响
焊接方法：优先采用手工电弧焊、气保焊、埋弧焊等，少用气焊和电渣焊等
焊接规范：小直径焊条（或焊丝）、小电流、快速焊、多层焊等。
（2） 焊前预热、焊后热处理棗细化晶粒，清除硬化组织
（3） 加强对焊缝金属的保护。
责任编辑: banye
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