1、焊接冶金学基本原理目录目录焊接热循环焊接热循环条件下的金属组织转变特点焊接热影响区的组织和性能6.16.26.3焊接热、力模拟技术6.4引言焊接过程中母材因受焊接热的影响(但未熔化),而发生金相组织和力学性能变化的区域称为热影响区(Heat Affected Zone,HAZ)。焊缝、热影响区和母材构成焊接接头。图6-1所示为焊接接头的宏观组织和热影响区示意图。由于距焊缝远近不同的各部位所经历的焊接热过程不同,其组织性能差异就较大。焊接热影响区是焊接接头的薄弱环节。6.1 焊接热循环焊接热循环是在焊接热源的作用下,焊件上某点的温度T随时间t变化的过程。这是一个升温,然后降温的过程。焊接热循环曲
2、线如图6-2所示的T-t曲线,可用函数T=f(t)表示。焊接热循环与热处理的热过程相比,具有加热速度快、加热的峰值温度高、在某一温度的保温时间又非常短的重要特征。焊接热循环是表征焊接热源对母材金属的热作用和焊接热影响区组织性能的重要数据。6.1 焊接热循环图6-2焊接热循环曲线示意图及参数6.1 焊接热循环1. 焊接热循环的主要参数1.加热速度 (H)焊接时的加热速度比热处理条件下快得多,它直接影响奥氏体的均质化和碳化物的溶解过程。因此,也会影响冷却时的组织转变和性能。加热速度的影响因素主要有焊接方法、焊接热输入,以及母材的板厚、几何尺寸、热物理性质等。低合金钢几种常用焊接方法的加热速度有关数
3、据参见表6-1。表6-1中所列的加热速度是900时的加热速度,这是由于实际焊接过程中,随着电弧的移动及热量向焊件内的传导,每瞬时的加热速度并不完全相同,一般比较关注的是接近和高于相变点的加热速度。6.1 焊接热循环1. 焊接热循环的主要参数2. 加热的最高温度(Tm)加热的最高温度又称峰值温度,是热循环的重要参数之一。加热的最高温度对于焊接热影响区金属的晶粒长大、相变组织以及碳氮化合物溶解等有很大影响,同时也决定着焊件产生内应力的大小和接头中塑性变形区的范围。焊接时焊缝两侧热影响区加热的最高温度不同,冷却速度不同,就会有不同的组织和性能。例如在熔合区附近的过热段,由于温度高,晶粒发生严重的长大
4、,从而使韧性下降。低碳钢和低合金钢熔合区的温度可达13001350。6.1 焊接热循环1. 焊接热循环的主要参数4. 冷却速度(c)和冷却时间(t8/5、t8/3、t100)冷却速度是决定热影响区组织性能的主要参数。应当指出,焊接的冷却过程在不同阶段的冷却速度是不同的,某一温度下的瞬时冷却速度可用热循环曲线上该点切线的斜率表示。对于低合金钢,在连续冷却条件下,由于在540左右组织转变最快,因此,常用熔合线附近540的瞬时冷却速度作为冷却过程的评价指标(见图6-2中的C点)。为了方便,也可采用一定温度范围内的平均冷却速度。6.1 焊接热循环1. 焊接热循环的主要参数3. 高温停留时间(tH)高温
5、停留时间对于扩散均质化及晶粒的长大、相的溶解或析出影响很大,对于某些活泼金属,高温停留时间还将影响焊接接头对周围气体介质的吸收或相互作用的程度。对于低合金高强钢,高温停留时间越长,越有利于奥氏体的均质化过程,但温度太高时(如1100以上),即使停留时间不长,也会引起奥氏体晶粒的严重长大。6.1 焊接热循环2. 焊接热循环主要参数的测试与计算热像法的技术关键有二:一是如何将所获得的图像进行温度定标;二是将计算机输出的图像进行伪着色处理,使得每种颜色代表一个温度区间。采用该方法可以获得直观、清晰的温度场彩色图像,它不仅可以定性分析各种焊接条件下温度场的不同模式,而且还可以定量地获得各点温度值及其热
6、循环。热像法测定焊接热循环是很有前途的测温方法。但由于所需测量设备比较昂贵,在处理温度场速度等方面还存在一些问题,目前大量使用的仍是热电偶测量法。6.1 焊接热循环2. 焊接热循环主要参数的测试与计算1. 最高温度Tm(峰值温度)的计算根据焊接传热理论,焊件上某点的温度T随时间t的变化可用式(6-1)和式(6-2)表示。厚大焊件(点热源):薄板(线热源):6.1 焊接热循环2. 焊接热循环主要参数的测试与计算当 时,即可求得最高温度Tm:点热源:线热源:由式(6-3)和式(6-4)可以看出,焊接热输入E越大,加热的最高温度越高;计算点离热源运行轴线的距离越远,加热的最高温度越低;焊接厚板时,加
7、热的最高温度与板厚无关,而焊接薄板时,加热的最高温度与板厚成反比。6.1 焊接热循环2. 焊接热循环主要参数的测试与计算以上是根据传热学理论,结合焊接条件推导出的焊接热循环曲线最高温度Tm的数学式。由于焊接传热理论的一些假设条件与焊接的实际情况有较大的差异,故在准确性方面还有不足之处。如果考虑金属的熔点,根据焊接传热理论的推导,可建立如下经验公式:6.1 焊接热循环2. 焊接热循环主要参数的测试与计算最高温度计算公式可有如下几种应用:确定热影响区特定部位的峰值温度;估计热影响区的宽度;计算出预热对热影响区宽度的影响。6.1 焊接热循环2. 焊接热循环主要参数的测试与计算2. 高温停留时间tH的
8、计算tH是个复杂的函数,计算十分繁琐。因此,常采用计算与查表相结合的方法求解。6.1 焊接热循环2. 焊接热循环主要参数的测试与计算3. 瞬时冷却速度c的计算焊缝或热影响区的某点达到最高温度后,随后的冷却速度对金属组织、性能等都有很大影响,尤其是对于热处理钢更为重要。由于熔合区是焊接接头的薄弱部位,因此,此处着重研究熔合区的冷却速度。试验证明,焊缝和熔合区的冷却速度几乎相同,最大差5%10%。因此,为方便起见,可用焊缝的冷却速度代替熔合区的冷却速度。6.1 焊接热循环2. 焊接热循环主要参数的测试与计算3. 瞬时冷却速度c的计算根据式(6-1)及式(6-2),令r0=0,y0=0,并由 确定出
9、焊缝及熔合区冷至某一温度Tc时的瞬时冷却速度。式中Tc所求冷却速度的瞬时温度(); T0 焊件的初始温度(或预热温度)()。6.1 焊接热循环2. 焊接热循环主要参数的测试与计算3. 瞬时冷却速度c的计算对于厚大焊件和薄板的区别要做些解释。当传热方向为垂直焊缝所在平面,向下的传热方向(即z向)和水平方向(即x、y方向)三维传播时,使用厚大焊件公式。任何一种单道全熔透焊接(或热切割),可采用薄板公式。公式的选用主要根据热的传播方式确定,不能单靠板厚确定,如300mm厚的钢板采用电渣焊时,采用薄板公式计算冷却速度较为合理,因为这种工艺是单道全熔透。6.1 焊接热循环2. 焊接热循环主要参数的测试与
10、计算3. 瞬时冷却速度c的计算除了一些特殊的焊接工艺(如电渣焊、气电立焊等),一般情况下,可以通过临界厚度cr确定采用的计算公式。临界厚度是对冷却速度没有影响的最小厚度,cr的表达式为:当cr时,采用厚大焊件公式;当cr时,采用薄板计算公式。对于低碳钢和低合金钢,在焊条电弧焊条件下,根据经验,厚度为25mm以上的属于厚大焊件,厚度小于8mm的则属于薄板。如焊件厚度在825mm之间,求某点的冷却速度时,应将式(6-9)乘以修正系数K后得到中厚板的瞬时冷却速度。6.1 焊接热循环2. 焊接热循环主要参数的测试与计算4.冷却时间的计算(1)理论公式根据焊接传热学理论的推导,t8/5的计算公式如下:对
11、于三维传热(厚板):对于二维传热(薄板):6.1 焊接热循环2. 焊接热循环主要参数的测试与计算4.冷却时间的计算式中 焊接热效率; E焊接热输入(J/cm), ; U电弧电压(V); I焊接电流(A); v焊接速度(cm/s); 板厚(cm); T0预热温度或初始环境温度(); 热导率W/(cm); c体积比热容J/(cm3)。UIEv6.1 焊接热循环3. 多层焊热循环1.长段多层焊焊接热循环长段多层焊就是每道焊缝的长度较长(一般在1m以上),这样在焊完第一层再焊第二层时,第一层已基本上冷却到较低的温度(一般多在100200以下),其焊接热循环如图6-11所示。由图6-11可以看出,长段多
12、层焊热循环的特点是,每层焊道高温停留时间短,晶粒不容易长大。因此,适宜焊接易过热的钢种。但由于冷却速度大,层间温度低,不适于焊接淬硬倾向较大的钢种。因为这类钢在焊完第一层以后,焊接第二层以前,焊缝及热影响区有可能由于淬硬而产生冷裂纹。在这种情况下,应注意配合采取焊前预热、控制层间温度,以及焊后热处理或缓冷等措施。6.1 焊接热循环3. 多层焊热循环1.长段多层焊焊接热循环图6-11长段多层焊焊接热循环a)焊接各层时,热影响区1、2、3点的热循环 b)各层焊缝断面示意图6.1 焊接热循环3. 多层焊热循环2.短段多层焊焊接热循环由此可见,短段多层焊对焊缝和热影响区组织都有一定的改善作用,适于焊接
13、易过热又易淬硬的钢材。当采用短段多层焊时,关键是控制好焊道长度。焊道过短易产生过热,使奥氏体晶粒长大。焊道过长,又会失去短段多层焊的特点。因此,只要控制好焊道长度,就能达到改善焊缝和热影响区质量的目的。6.1 焊接热循环3. 多层焊热循环2.短段多层焊焊接热循环由此可见,短段多层焊对焊缝和热影响区组织都有一定的改善作用,适于焊接易过热又易淬硬的钢材。当采用短段多层焊时,关键是控制好焊道长度。焊道过短易产生过热,使奥氏体晶粒长大。焊道过长,又会失去短段多层焊的特点。因此,只要控制好焊道长度,就能达到改善焊缝和热影响区质量的目的。6.1 焊接热循环3. 多层焊热循环2.短段多层焊焊接热循环6.2
14、焊接热循环条件下的金属组织转变特点(1)加热温度高(2)加热速度快(3)高温停留时间短(4)自然条件下连续冷却(5)局部加热6.2 焊接热循环条件下的金属组织转变特点1. 焊接加热过程中的组织转变1. 相变温度提高大量的试验结果表明,加热速度越快,母材相变点Ac1和Ac3的温度越高,而且Ac1和Ac3之间的温差越大,如图6-13和表6-8所示,这种现象可由金属学原理得到解释。加热时珠光体向奥氏体的转变和铁素体向奥氏体的溶解过程均属于扩散性转变,转变时形成晶核需要孕育期。在焊接快速加热的条件下,还没达到扩散过程所需的孕育期,温度就已经提高了。6.2 焊接热循环条件下的金属组织转变特点1. 焊接加
15、热过程中的组织转变1. 相变温度提高图6-13焊接加热速度对Ac1、Ac3和晶粒长大的影响a) 45钢 (H:11400/s,2270/s,335/s,47.5/s)b) 40Cr钢(H:11600/s,2300/s,3150/s,442/s,57.2/s)d晶粒的平均直径A奥氏体P珠光体F铁素体K碳化物6.2 焊接热循环条件下的金属组织转变特点1. 焊接加热过程中的组织转变2. 奥氏体的均质化程度低刚刚转变完了形成的奥氏体,其成分是不均匀的,原来为渗碳体的区域含碳量高,而原来为铁素体的区域含碳量低,甚至还有残留的碳化物质点。如在Ac3以上的停留时间长,则成分扩散均匀化,使奥氏体的成分趋于一致
16、。焊接的加热速度快,在Ac3以上的停留时间短,合金元素来不及完成扩散均匀化,所以奥氏体的均质化程度低,甚至残留碳化物,这对冷却时的相变有明显的影响。特别是钢中含有碳化物形成元素时,影响更为显著。6.2 焊接热循环条件下的金属组织转变特点1. 焊接加热过程中的组织转变3. 焊接热影响区奥氏体晶粒的长大焊接热影响区晶粒的粗大对韧性极为不利。奥氏体晶粒的长大实质上是大晶粒吞并小晶粒的晶格改建过程,是自动进行的。进行这一过程需要原子的扩散,温度越高,原子的扩散能力越强,奥氏体晶粒的长大速度越快。恒温加热时的晶粒长大与加热温度、保温时间有关,可由下式给出:6.2 焊接热循环条件下的金属组织转变特点1.
17、焊接加热过程中的组织转变3. 焊接热影响区奥氏体晶粒的长大式中D加热后长大了的晶粒直径(mm); D0加热前的晶粒直径(mm); t保温时间(s); T加热温度(K); 常数; K0与温度无关的常数; E激活能(J/mol); R气体常数。6.2 焊接热循环条件下的金属组织转变特点1. 焊接加热过程中的组织转变3. 焊接热影响区奥氏体晶粒的长大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,可认为在每个时间段的加热温度是不变的,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,于是热循环过程就分为许多恒温过程,式(6-25)适用于每个加热阶段,然后用叠加方法便可得出热循环过
18、程的晶粒直径计算公式,即6.2 焊接热循环条件下的金属组织转变特点1. 焊接加热过程中的组织转变3. 焊接热影响区奥氏体晶粒的长大式中Dj第j个加热时间段终了的晶粒直径(mm); ti第i个加热时间段的加热时间(s); Ti第i个加热时间段的加热温度(K)。6.2 焊接热循环条件下的金属组织转变特点2. 焊接冷却过程中的组织转变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。应当指出,增加钢中的合金元素(Co除外)
19、,无论是在焊接条件下,还是在热处理条件下,都会增加钢的淬硬倾向。实际上,在同样的焊接条件下,40Cr钢的淬硬倾向比45钢大。综上所述,焊接条件下的连续冷却转变图与热处理时的不同,不能用热处理条件下的连续冷却转变图研究焊接热影响区的组织转变,必须根据焊接热循环的特点建立焊接条件下的连续冷却转变图。6.2 焊接热循环条件下的金属组织转变特点3. 焊接条件下的连续冷却转变图及其应用焊接条件下的连续冷却转变图是采用焊接热模拟技术测定的,因此称为模拟焊接热影响区连续冷却转变图,利用该图可以方便地预测焊接热影响区(一般为熔合区附近)的组织和性能。影响焊接条件下模拟焊接热影响区连续冷却转变图的因素主要有钢材
20、的化学成分、最高温度、晶粒度、加热和冷却速度以及应力应变等。不同的钢材具有不同的化学成分,焊接热影响区不同部位的最高温度、晶粒度、加热和冷却速度、高温停留时间等存在差异,而这些因素都对组织转变有重要影响。因此,不同的钢材、热影响区的不同部位,其模拟焊接热影响区连续冷却转变图也有很大差异。由于热影响区的熔合区是焊接接头的最薄弱部位,因此人们在研究模拟焊接热影响区连续冷却转变图时主要是针对熔合区附近区域的。6.3 焊接热影响区的组织和性能由于焊接热影响区距焊缝不同距离的点所经历的焊接热循环不同,各点所发生的组织转变也不相同,从而造成热影响区组织转变的不均匀性,在局部位置还可能产生硬化、软化和脆化等
21、现象。这些现象的发生,往往使热影响区的性能低于母材,以致成为焊接接头的薄弱环节。焊接热影响区的组织性能不仅取决于所经历的热循环,而且还取决于母材的成分和原始状态。本节将以低碳钢和低合金结构钢为例讨论焊接热影响区的组织与性能。6.3 焊接热影响区的组织和性能1. 焊接热影响区的组织分布1.不易淬火钢的组织分布(1)熔合区(2)过热区(3)相变重结晶区(正火区)(4)不完全重结晶区6.3 焊接热影响区的组织和性能1. 焊接热影响区的组织分布2.易淬火钢的组织分布(1)完全淬火区(2)不完全淬火区(3)回火软化区6.3 焊接热影响区的组织和性能1. 焊接热影响区的组织分布3.焊接热影响区组织的分析(
22、1) 母材的化学成分及原始状态(2)焊接工艺条件(3) 结合模拟焊接热影响区连续冷却转变图确定热影响区的组织(4)借助于其他分析方法6.3 焊接热影响区的组织和性能2. 焊接热影响区的性能焊接热影响区的组织分布是不均匀的,从而导致热影响区性能也不均匀。焊接热影响区与焊缝不同,焊缝可以通过化学成分的调整再配合适当的焊接工艺来保证性能的要求,而热影响区性能不可能进行成分上的调整,它是由焊接热循环作用引起的不均匀性问题。对于一般焊接结构,焊接热影响区的性能主要考虑硬化、脆化、韧化、软化,以及综合的力学性能、耐蚀性和疲劳性能等,这要根据焊接结构的具体使用要求来决定。一般常规焊接接头力学性能的试验结果,
23、反映的是整个接头的平均水平,而不能反映热影响区中某个区段(如过热区、相变重结晶区等)的实际性能。近年来,焊接热模拟技术的发展为研究热影响区不同部位的组织性能创造了良好的条件。6.3 焊接热影响区的组织和性能2. 焊接热影响区的性能1.焊接热影响区的硬化研究表明,焊接热影响区的硬度与其力学性能密切相关。一般而言,随着硬度的增大,强度升高,塑性和韧性下降,冷裂纹倾向增大。因此,通过测定焊接热影响区的硬度分布便可间接地估计热影响区的力学性能及抗裂性等。焊接热影响区的硬度主要与被焊钢材的化学成分和冷却条件有关,因硬度试验比较方便,因此常用热影响区(一般在熔合区和过热区)的最高硬度Hmax来间接判断热影
24、响区的性能。6.3 焊接热影响区的组织和性能2. 焊接热影响区的性能1.焊接热影响区的硬化焊接热影响区中的硬度分布实际上反映了各部位的组织变化情况,一般来说,得到的淬硬组织(如M)越多,硬度越高。除冷却速度之外,钢的含碳量和合金元素的含量是影响焊接热影响区硬度的重要因素。人们常采用碳当量来表述钢中合金元素含量对热影响区硬化的影响,并通过大量焊接工艺试验和数学工具建立了焊接热影响区硬度的计算模型。6.3 焊接热影响区的组织和性能2. 焊接热影响区的性能1.焊接热影响区的硬化(1)碳当量(2)碳当量及冷却时间t8/5与热影响区最高硬度Hmax的关系(3)焊接热影响区最高硬度的计算公式6.3 焊接热
25、影响区的组织和性能2. 焊接热影响区的性能2.焊接热影响区的脆化试验等)都能确定韧脆转变温度Trs,但应当说明,对于一种材料用不同方法得到的转变温度特性并不相同,即使是同一试验方法但试件形式不同(如缺口形状和尺寸不一),其结果也不相同。因此,不同的试验方法、不同的评价标准可以得到不同的韧脆转变温度Trs。如通过冲击试验,根据断口标准确定的韧脆转变温度Trs是指断口形貌中延性断口或脆性断口各占50%的温度。由于热影响区各区段所经历的热作用不同,组织性能各异,因而各区段的韧性也不相同。6.3 焊接热影响区的组织和性能2. 焊接热影响区的性能2.焊接热影响区的脆化(1)粗晶脆化(2)淬硬脆化(3)析
26、出相脆化(4)M-A组元脆化6.3 焊接热影响区的组织和性能2. 焊接热影响区的性能2.焊接热影响区的脆化随成分和热循环的变化,M-A组元的形状也将发生如下变化:1)当M-A组元的体积分数在0.4%12%区间逐渐增加时,其平均尺寸由1.0mm增加到1.3mm,无明显变化。而最大M-A组元的尺寸和体积分数密切相关,由2mm增加到6mm。2)在双重热循环作用下,M-A组元的细长比减小,容易形成近似于正方形或圆形的M-A组元。6.3 焊接热影响区的组织和性能2. 焊接热影响区的性能2.焊接热影响区的脆化(5)组织遗传脆化(6)热应变时效脆化 钢材因经受塑性变形产生时效过程,而发生脆化的现象叫应变时效
27、脆化。根据近年来的研究,焊接接头中发生的应变时效脆化主要有静应变时效和动应变时效两大类。1)静应变时效。2)动应变时效。6.3 焊接热影响区的组织和性能2. 焊接热影响区的性能3.焊接热影响区的韧化(1)控制母材的成分和组织对于低合金高强度钢,采用低碳多种微量元素(如Ti、Nb、A1、稀土元素等)合金化,并严格控制杂质(如S、P、O等)含量,在提高强度的同时,可使韧性得到改善。在焊接的冷却条件下,使热影响区获得低碳马氏体、下贝氏体和针状铁素体等韧性较好的组织,从而可避免或降低热影响区的脆化程度。6.3 焊接热影响区的组织和性能2. 焊接热影响区的性能3.焊接热影响区的韧化(2)采用合适的焊接工
28、艺1)确定最佳的t8/5范围。2)采用多层多道焊。3)采用焊后热处理。6.3 焊接热影响区的组织和性能2. 焊接热影响区的性能4.焊接热影响区的软化对于焊前经冷作硬化或热处理强化的金属或合金,焊后在热影响区总要发生软化或失强现象。最典型的就是调质高强度钢的过回火软化和沉淀强化合金(如硬铝)的过时效软化。这种软化现象的发生会降低焊接接头的承载能力,对于重要的焊接结构,还必须经过焊后强化处理才能满足要求。6.3 焊接热影响区的组织和性能2. 焊接热影响区的性能4.焊接热影响区的软化在焊接接头中,软化区仅是很窄的一层,并处于强体之间(即硬夹软),它的塑性变形受到相邻强体的拘束,受力时将产生应变强化的
29、效果。软夹层越窄,约束强化越显著,失强率越低。因此,焊接时只要设法减小软化区的宽度,即可将软化区的危害降到最低限度。6.3 焊接热影响区的组织和性能2. 焊接热影响区的性能5.焊接热影响区的力学性能在焊接热循环的作用下,焊接热影响区的组织和性能是不均匀的。一般来讲,对热影响区力学性能的研究主要从两方面进行:一方面是专门研究熔合区附近(Tm=13001400)的力学性能,因为熔合区是存在问题较多的部位;另一方面是研究热影响区不同部位(如过热区、重结晶区、不完全重结晶区等)的力学性能。上述两方面的研究均可以采用热模拟技术进行。6.4 焊接热、力模拟技术由于焊接热影响区的组织性能对焊接接头的质量影响
30、很大,因此,对焊接热影响区中各个区段的组织性能进行研究是十分必要的。但由于热影响区中各个区段十分狭窄,很难取出相应的试件进行研究。而焊接接头的常规力学性能试验方法,只能反映热影响区的整体性能。为了解决上述问题,各国对焊接热模拟技术及其装置的研究比较重视,并取得了很大进展。6.4 焊接热、力模拟技术1. 焊接模拟技术的发展过程及其现状我国从20世纪60年代初开始研究热模拟试验装置,70年代末和80年代中期也相继推出了HRM-1型(哈尔滨焊接研究所)、HRJ-2型(冶金部钢铁研究总院)和DM-100型(洛阳船舶材料研究所)等焊接热模拟试验机。东北大学于2003年推出了性能接近Gleeble的热、力
31、模拟试验机,满足了钢铁行业、焊接领域的需要。6.4 焊接热、力模拟技术2. 焊接热模拟试验机的原理及应用采用热模拟试验机可以开展下述研究工作:1)金属材料在特定热循环条件下相变行为的研究,特别是模拟焊接热影响区连续冷却转变图的分析。2)焊接热影响不同区段(特别是过热区)组织性能的模拟。3)定量地研究冷裂纹、热裂纹、再热裂纹和层状撕裂的形成条件及机理。4)模拟应力应变对组织转变及裂纹形成的影响规律。通过上述研究,可为焊接工作者选择最佳的焊接工艺方法及焊接参数,以及为保证焊接热影响区的质量提供可靠的技术数据。6.4 焊接热、力模拟技术3. 焊接模拟试验方法的局限性由于焊接热影响区是温度梯度变化急剧
32、的一个狭窄区域,在该区内,各点的组织性能连续变化而又彼此相互制约。而模拟试样是加热温度、组织变化均匀的隔离体,因此,模拟试样在加热和冷却过程中的动态行为和组织性能必然与实际热影响区存在如下差异:1)经过对比研究发现,在热循环完全一致的条件下,模拟热影响区的奥氏体晶粒比实际热影响区的要大。2)由于热影响区中(特别是熔合区附近)的动态应力应变过程十分复杂,难以实测,因此,应力应变的模拟为一假定曲线。事实证明,焊接热影响区的应力应变行为对组织转变及裂纹的形成都有重要影响。因此,如何模拟出实际的应力-应变曲线,仍为模拟工作者的研究目标之一。思考题1.何谓焊接热循环?它有哪些特点?它的主要参数及其意义是什么?2.焊接热循环条件下的金属组织转变特点有哪些?3.分别叙述焊接加热及冷却过程中组织转变的特点。4.焊接热影响区包括哪些区段?各区段的特点如何?5.什么是焊接条件下的连续冷却转变图?什么是模拟焊接热影响区连续冷却转变图?它们各有什么用途?6.易淬火钢及不易淬火钢的焊接热影响区组织分布各有何特征?思考题7.试述低合金钢焊接热影响区脆化及软化现象的产生原因。应当如何防止?8.对焊接热影响区最高硬度Hmax的影响因素有哪些?9.如何提高焊接热影响区的韧性?有哪些途径?10.焊接热模拟试验的原理、作用是什么?它的局限性是什么?谢谢
