1、第三单元 焊接接头的组织与性能模块一 熔池的凝固与焊缝金属的固态相变 模块二 焊接熔合区的特征模块三 焊接热影响区模块一 熔池的凝固与焊缝金属的固态相变 一、熔池凝固的特点 二、熔池金属的凝固过程 三、焊缝金属的化学不均匀性 四、焊缝金属的固态相变 五、焊缝组织与性能的改善返回（1）焊接熔池体积小（2）焊接熔池的温度极不均匀（3）熔池在运动状态下凝固（4）焊接熔池凝固以熔化母材为基础一、熔池凝固的特点返回二、熔池金属凝固的过程 （1）具有过冷度（2）形成晶核同质形核异质形核 熔池凝固从边界开始，在母材半熔化的基础上，沿着散热的反方向（即等温线的法线方向）以柱状晶的形式向前推进。晶粒的结晶方向:
2、垂直于熔合线向焊缝中心生长.依附于母材半熔化晶粒开始长大的结晶方式叫做联生结晶或交互结晶。下一页二、熔池金属凝固的过程1 显微偏析2 区域偏析3 层状偏析返回三、焊缝金属的化学不均匀性 在焊接条件下，由于冷速很高而成分来不及扩散，这种成分的差异将在很大程度上保留在焊缝金属中。这就形成了显微偏析。扩散系数越小，元素的扩散越困难，越容易形成偏析。晶粒尺寸对显微偏析也有影响，较细的晶粒由于晶界面积增大，偏析分散，偏析程度减弱。硫、磷、碳都是最易偏析的元素。返回2.区域偏析焊缝成型系数=B/H返回当小时，焊缝深而窄，易形成裂纹当大时，焊缝宽而浅，不易形成裂纹3 层状偏析返回五、焊缝组织与性能的改善(一
3、)改善一次组织的措施1 焊缝金属的变质处理2 震动结晶3 垂击坡口或焊道表面4调整焊接工艺(二)改善二次组织的措施5 焊后热处理6 多层焊7 跟踪回火返回跟踪回火使用中性焰，火焰横向摆动的宽度大于焊缝宽度23mm返回加热温度为9001000.最上层加热9001000，相当于正火处理.中间36mm，加热750，相当于高温退火最下层69mm，加热600，相当于回火。模块二 焊接熔合区的特征返回 熔合区是焊接接头中焊缝与母材交界的过渡区。1.化学不均匀性是熔合区的重要特征之一，也是造成它成为整个接头薄弱部位的主要原因。硫，磷等易偏析元素，这种化学不均匀性越明显，如图。2.物理不均匀性返回模块三 焊接
4、热影响区 一 焊接热影响区的形成及影响因素二 焊接热影响区固相转变的特点三 焊接热影响区的组织四 焊接热影响区的性能返回一、焊接热影响区的形成及影响因素1.焊接热影响区的形成2.影响热影响区形成的主要因素（1）母材自身的冶金特性（2）母材焊接前的状态（3）焊接方法及工艺参数返回二、焊接热影响区固相转变的特点（1）加热温度高（2）加热速度快（3）高温停留时间短（4）自然条件下的连续冷却（5）各点的温度随时间与位置而变化返回三、焊接热影响区的组织1过热区：2 相变重结晶区：3 不完全重结晶区4 回火区晶粒粗大，塑性和韧性都很低晶粒细小，塑性和韧性都很高（又叫粗晶区）（又叫细晶区或正火区）下一页F+
5、PF+AAC1长大F+(F+P)细长大冷这个区又叫做部分淬火区。返回 此区的最大特点是组织的不均匀性，也必然造成性能的不均匀性。三、焊接热影响区的组织返回 回火区产生的条件：母材焊前经过淬火+回火处理（即调质处理）返回回火区的部位：在回火温度t1Ac1之间回火区的性能：出现软化现象。三、焊接热影响区的组织四、焊接热影响区性能1.焊接热影响区的硬度分布2.热影响区的常温力学性能3.热影响区的脆化4.热影响区的软化返回1.焊接热影响区的硬度分布 下一页 最高硬度值大都出现在熔合线附近的热影响区处，随着硬度上升，钢的塑性，韧性下降，抗裂能力减弱。钢的性能之间的关系：强度高，硬度大，则塑性、韧性差。最
6、高硬度也可根据化学成分估算碳当量：将钢中各种元素对硬度的影响折合成碳的影响，计算而得到碳当量。C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5CE=(IIW)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14 Ceq=(wes)=下一页碳当量的计算公式很多，早期应用最广的是国际焊接学会推荐的CE（IIW）和日本焊接协会的Ceq（WES）。适用于中等强度的非调质低合金钢（b=400700MPa)适用于b=5001000MPa的高强钢，调质与非调质均可返回碳当量 0.6%,焊接性较差 采用碳当量计算只能对材料的焊接性起到估计的作用。2.热影响区的常温力学性能返回 随温度上升，强度，硬度上升，塑性和韧性下降；加热温度为1300C的部位（过热区），强度和硬度达到最大值。3.热影响区的脆化（1）粗晶脆化（2）组织脆化：（3）热应变实效脆化 返回 这种脆化主要由制造过程中各种加工（如下料，减切，弯曲，气割等）或焊接热应力所引起的局部塑性应变与焊接热循环的作用叠加而造成的。它的形成与C、N的存在有关4.热影响区的软化返回 软化的程度：焊前回火温度越低，强度下降的幅度越大，软化越严重。软化的条件：只出现在焊前经过淬火+回火（即调质）的钢中。钢焊前是退火状态，无软化现象软化部位：在回火区软化区的宽度：t回下降，软化区的宽度增加。
