熔焊原理-焊缝固态相变课件.pptx

1、LOGO3.2 焊缝固态相变熔焊原理熔焊原理3.2 3.2 焊缝固态相变焊缝固态相变低碳钢焊缝的固态相变组织低碳钢焊缝的固态相变组织1低碳钢焊缝组织：低碳钢焊缝组织：F少量少量P，过热时产生，过热时产生W。3.2 3.2 焊缝固态相变焊缝固态相变低碳钢焊缝的固态相变组织低碳钢焊缝的固态相变组织1低碳钢焊缝组织：低碳钢焊缝组织：F少量少量P，过热时产生，过热时产生W。改善组织条件：改善组织条件：多层焊：使焊缝获得细小的多层焊：使焊缝获得细小的F和少量和少量P，使柱状晶组织破坏。，使柱状晶组织破坏。焊后热处理：加热至焊后热处理：加热至A3+2030oC，消失柱状晶。，消失柱状晶。冷却速度：冷却速度

2、冷却速度：冷却速度，P，组织细化，组织细化，硬度硬度3.2 3.2 焊缝固态相变焊缝固态相变低合金钢焊缝的固态相变组织低合金钢焊缝的固态相变组织2 随匹配焊接材料化学成分和冷却条件而变化随匹配焊接材料化学成分和冷却条件而变化 以以F为主，为主，P、B、M占次要地位占次要地位根据低合金钢焊缝化学成分和冷却条件的不同，可能根据低合金钢焊缝化学成分和冷却条件的不同，可能发生四种固态相变：发生四种固态相变：铁素体转变铁素体转变珠光体转变珠光体转变贝氏体转变贝氏体转变马氏体转变马氏体转变3.2 3.2 焊缝固态相变焊缝固态相变（1）铁素体转变）铁素体转变低碳钢焊缝中铁素体的四种类型：低碳钢焊缝中铁素体的

3、四种类型：（1）粒界铁素体）粒界铁素体(GBF)（先共析铁素体（先共析铁素体PF）形成温度形成温度：770680oC组织特征组织特征：焊缝冷却时，沿原奥氏体晶界首先析出的：焊缝冷却时，沿原奥氏体晶界首先析出的铁素体，铁素体，一般沿晶界呈长条状分布，有时呈多边形。一般沿晶界呈长条状分布，有时呈多边形。*在高温区发生在高温区发生，相变时优先形成，因晶界能量，相变时优先形成，因晶界能量较高而易于形成新相核心。较高而易于形成新相核心。PF的位错密度较低。的位错密度较低。3.2 3.2 焊缝固态相变焊缝固态相变粒界条状铁素体粒界条状铁素体 块状铁素体块状铁素体3.2 3.2 焊缝固态相变焊缝固态相变（2

4、）侧板条铁素体）侧板条铁素体(FSP)形成温度形成温度：700550oC组织特征组织特征：由晶界向晶内扩展的板条状或锯齿状铁：由晶界向晶内扩展的板条状或锯齿状铁素体，实质是魏氏组织。长宽比很大，在素体，实质是魏氏组织。长宽比很大，在20:1以上。以上。*当当PF和和FSP长大时，其长大时，其/界面上界面上一侧的碳浓度一侧的碳浓度增加，极为接近共析成分，故增加，极为接近共析成分，故易分解为易分解为P而出现于而出现于FSP的间隙之中。的间隙之中。FSP晶内位错密度大致和晶内位错密度大致和PF相当相当或稍高一些。或稍高一些。3.2 3.2 焊缝固态相变焊缝固态相变低高倍下的侧板条铁素体低高倍下的侧板

5、条铁素体3.2 3.2 焊缝固态相变焊缝固态相变（3）针状铁素体）针状铁素体(AF)形成温度形成温度：500oC组织特征组织特征：在原奥氏体晶内的有方向性的细小铁素体。：在原奥氏体晶内的有方向性的细小铁素体。宽约宽约2m左右，长宽比多在左右，长宽比多在3:110:1的范围。的范围。AF可能是以氧化物或氮化物可能是以氧化物或氮化物(如如TiO或或TiN)为基点，呈放为基点，呈放射状生长。射状生长。AF晶内位错密度较高，为晶内位错密度较高，为PF的的2倍左右。位错之间也互倍左右。位错之间也互相缠结，分布也不均匀，但又不同于经受剧烈塑性形变相缠结，分布也不均匀，但又不同于经受剧烈塑性形变后出现的位错

6、形态。后出现的位错形态。3.2 3.2 焊缝固态相变焊缝固态相变（4）细晶铁素体）细晶铁素体(FGF)（贝氏体铁素体）（贝氏体铁素体）形成温度形成温度：一般：一般500组织特征组织特征：在奥氏体晶内形成，一般都有细化晶粒的：在奥氏体晶内形成，一般都有细化晶粒的元素存在，板条间为小倾角，板条内的位错密度很高。元素存在，板条间为小倾角，板条内的位错密度很高。3.2 3.2 焊缝固态相变焊缝固态相变AF FGF3.2 3.2 焊缝固态相变焊缝固态相变（2）珠光体转变）珠光体转变热处理平衡状态热处理平衡状态 P转变温度：转变温度：Ar1550 特征：特征：C、Fe原子扩散比较容易原子扩散比较容易,P转

7、变为扩散型相变。转变为扩散型相变。焊接状态焊接状态 非平衡转变，得到非平衡转变，得到P量少，量少，P转变量小。转变量小。若存在若存在B、Ti等细化晶粒的合金元素，等细化晶粒的合金元素，P转变全部被抑制转变全部被抑制。3.2 3.2 焊缝固态相变焊缝固态相变珠光体珠光体P Ac1670C 0.150.45 20250HV索氏体索氏体S 670600C 0.080.15 300HV屈氏体屈氏体T 600500C 0.030.08 410HV组织形态组织形态 形成温度形成温度 大致片间距大致片间距/m 硬度硬度3.2 3.2 焊缝固态相变焊缝固态相变（3）贝氏体转变）贝氏体转变B转变温度：转变温度：

8、550 Ms特征：合金元素不能扩散，只有特征：合金元素不能扩散，只有C能扩散，转变机理复杂。能扩散，转变机理复杂。上贝氏体上贝氏体下贝氏体下贝氏体粒状贝氏体粒状贝氏体条状贝氏体条状贝氏体3.2 3.2 焊缝固态相变焊缝固态相变上贝氏体，上贝氏体，Bu下贝氏体，下贝氏体，BL 粒状贝氏体，粒状贝氏体，Bg 羽毛状，碳化物羽毛状，碳化物在在F板条之间析出板条之间析出，在，在A晶界形核晶界形核形成温度：形成温度：550450之间之间力学性能：较差力学性能：较差针状，碳化物在针状，碳化物在F板条内部析出板条内部析出形成温度：形成温度：450Ms之间之间力学性能：较好力学性能：较好粒状，在块状粒状，在块

9、状F上分布有富上分布有富碳碳A或或M-A组元的组织，组元的组织，可在可在A晶界和晶内析出晶界和晶内析出形成温度：形成温度：在在Bu形成温度区间的上部形成温度区间的上部力学性能：取决于力学性能：取决于F上分布上分布的岛状物的组成、形态和的岛状物的组成、形态和颗粒大小颗粒大小3.2 3.2 焊缝固态相变焊缝固态相变（4）马氏体转变）马氏体转变温度：温度：Ms温度以下温度以下条件：焊缝金属含碳量偏高或合金元素较多，冷却速度快条件：焊缝金属含碳量偏高或合金元素较多，冷却速度快 焊缝金属含碳量低焊缝金属含碳量低 特征：特征：A晶粒内形成细条状晶粒内形成细条状M板条，条间有一定的夹角板条，条间有一定的夹角 位错量多位错量多位错型位错型M，含碳量低含碳量低低碳低碳M 强度好，韧性高强度好，韧性高 焊缝金属含碳量较高，焊缝金属含碳量较高，C0.4%特征：特征：M片不相互平行，初始形成片不相互平行，初始形成的的M片较粗大，往往贯穿整个片较粗大，往往贯穿整个A晶粒。晶粒。片状片状M内存在孪晶带内存在孪晶带孪晶孪晶M，含碳量高含碳量高高碳高碳M 硬度高、脆。硬度高、脆。板条板条M 片状片状M