焊縫機(jī)焊接冶金工藝第1頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月一、焊接（一）焊接及其物理本質(zhì)

通過加熱or/and加壓，并且用（或不用）填充料，使被焊工件達(dá)到原子結(jié)合的工藝過程。

第2頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）焊接方法1方法熔化焊固態(tài)焊釬焊

硬釬焊（brazing)>450℃軟釬焊（soldering)<450℃第3頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2實(shí)現(xiàn)焊接所需要的溫度與壓力之間的關(guān)系

第4頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1焊接熱過程的特點(diǎn)焊接熱過程：在焊接過程中，被焊金屬由于熱的輸入和傳播，而經(jīng)歷加熱、熔化（或達(dá)到熱塑性狀態(tài)），稱之為焊接熱過程。焊接熱過程的特點(diǎn)局部性熱源的運(yùn)動性瞬時性傳熱過程的復(fù)合性第5頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1焊接熱過程的特點(diǎn)焊接熱過程的作用熱量大小和分布狀態(tài)決定了熔池的形狀和尺寸決定了焊接熔池進(jìn)行冶金反應(yīng)的程度影響熔池金屬凝固、相變過程不均勻的加熱和冷卻，造成不均勻的應(yīng)力狀態(tài)冶金、應(yīng)力和被焊金屬組織的共同影響，可能產(chǎn)生各種焊接裂紋和其他缺陷影響熱影響區(qū)金屬的組織的轉(zhuǎn)變和性能的變化決定母材和焊材的熔化速度，因而影響焊接生產(chǎn)率第6頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2焊接熱源及焊接方法1.2.1焊接熱源的種類電弧熱：利用氣體介質(zhì)中的電弧放電過程所產(chǎn)生的熱能作為熱源（手工電弧焊、氬弧焊、埋弧焊等）化學(xué)熱：利用可燃?xì)怏w（液化氣、乙炔）或鋁、鎂熱劑與氧或氧化物發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)時所產(chǎn)生的熱能作為熱源（氣焊、熱劑焊）電阻熱：利用電流通過導(dǎo)體及其界面時所產(chǎn)生的電阻熱作為焊接熱源（電阻焊和電渣焊）摩擦熱：由機(jī)械高速摩擦所產(chǎn)生的熱能作為熱源（摩擦焊、攪拌摩擦焊）電子束：在真空中利用高壓下高速運(yùn)動的電子猛烈轟擊金數(shù)局部表面，使動能轉(zhuǎn)換為熱能（電子束焊）激光束：利用受激輻射而增強(qiáng)的光，經(jīng)聚焦產(chǎn)生能量高度集中的激光束作為焊接熱源（激光焊接與切割）第7頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月焊接熱源及焊接方法示例一

雙絲焊（熔化極氣體保護(hù)焊）第8頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月熔化極氣體保護(hù)焊--三絲焊三絲焊接系統(tǒng)圖例為采用電流相位控制脈沖，電弧在三條焊絲上輪流燃燒，在保證電弧挺度的同時，通過調(diào)節(jié)各焊絲之間的位置關(guān)系及其焊接方向的夾角，來改變能量分布，使焊接過程穩(wěn)定，從而減少咬邊及駝峰等成形缺陷。該方法可用于角焊縫的高速焊接，焊速可以達(dá)到1.8m/min。第9頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月熔化焊過程第10頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月焊接熱源及焊接方法實(shí)例二

攪拌摩擦焊FrictionStirWelding（FSW）焊縫攪拌肩攪拌頭攪拌針工件第11頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月焊接過程縱剖面示意攪拌摩擦焊原理ThePrincipleofFrictionStirWelding焊接方向旋轉(zhuǎn)方向第12頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月焊接過程頂示圖(PlanviewofFSW)

攪拌摩擦焊原理ThePrincipleofFrictionStirWelding第13頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月焊縫頂視圖攪拌摩擦焊原理ThePrincipleofFrictionStirWelding焊接方向5083鋁合金第14頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月攪拌摩擦焊/FractionStirwelding第15頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2.2焊接熱源的特點(diǎn)熱源最小加熱面積cm2最大功率密度W.cm-2溫度乙炔火焰10-22×1033200℃

金屬極電弧10-31046000K鎢極氬弧焊（TIG）10-31.5×1048000K埋弧焊10-32×1046400K電渣焊10-21042000℃熔化極氬弧焊(MIG)10-4104~

105CO2氣體保護(hù)焊10-4104~

105等離子焰10-51.5×10518000K~24000K電子束10-7107~

109激光束10-8107~

109第16頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2.3焊接熱效率電弧焊時的熱量分配厚皮焊條（I=150-250A,U=35V）埋弧焊（I=1000A,U=36V,v=36mm/h第17頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2.3焊接熱效率在電弧焊接過程中，電弧功率，即：電弧在單位時間內(nèi)放出的熱量為：q0=UI(W)，U---電弧電壓（V），I---焊接電流(A)電弧有效熱功率q=ηq0，η---焊接熱效率第18頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月焊接熱效率焊接方法焊條電弧焊埋弧焊電渣焊電子束激光焊鎢極氬弧焊熔化極氣體保護(hù)焊η077-0.870.77-0.900.830.900.900.68-0.85鋼：0.66-0.69(鋁：0.70-0.85)第19頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2.4焊件上的熱量分布加熱斑點(diǎn)：熱源傳熱給工件的加熱面積斑點(diǎn)半徑：電弧傳給焊件的熱能中，95%落在加熱斑點(diǎn)內(nèi)，該半徑為斑點(diǎn)半徑。熱流密度：單位時間內(nèi)通過單位面積提供給焊件的熱能。加熱斑點(diǎn)上熱流密度的分布a)熱源在焊件上的分布b)熱源密度的分布第20頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2.4焊件上的熱量分布q(r)--A點(diǎn)的熱流密度（w/m2）;qm—加熱斑點(diǎn)中心的最大熱流密度（w/m2）;K—熱能集中系數(shù)(1/m2);r—A點(diǎn)距加熱斑點(diǎn)的距離（m）。Gaussian分布第21頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2.4焊件上的熱量分布高斯曲線下面所覆蓋的全部熱功率為：K值說明熱流集中的程度。焊條電弧焊：1.2-1.4；埋弧焊：6.0；TIG焊：3.0-7.0第22頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月直流TIG焊時的熱能集中系數(shù)與焊接電流的關(guān)系直流TIG焊弧長對熱能集中系數(shù)1.2.4焊件上的熱量分布第23頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.1焊接化學(xué)冶金第24頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月焊接化學(xué)冶金：焊接區(qū)內(nèi)各種物質(zhì)之間在高溫下相互作用的過程。焊接化學(xué)冶金的特殊性焊接區(qū)內(nèi)的氣體和焊接熔渣焊接區(qū)內(nèi)金屬、氣體與熔渣的相互作用焊縫金屬的合金化及其成分控制前言第25頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1焊接化學(xué)冶金的特殊性

1、焊接區(qū)金屬的保護(hù)保護(hù)目的減少和防止空氣（氧、氮）進(jìn)入焊接區(qū)，避免合金元素?zé)龘p，降低焊縫的性能。保護(hù)方法真空：電子束焊氣體：TIG焊,CO2,MIG熔渣：埋弧焊氣-渣：手工焊、自保護(hù)藥芯焊第26頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月焊接材料熔敷金屬成分性能變化低碳鋼焊材熔敷金屬成分及性能變化第27頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1焊接化學(xué)冶金的特殊性

2、焊接冶金反應(yīng)區(qū)及其反應(yīng)條件（1）藥皮反應(yīng)區(qū)溫度：100-1200℃（鋼材）反應(yīng)：水分的蒸發(fā)、某些物質(zhì)的分解和鐵合金的氧化手工電弧焊（2）熔滴反應(yīng)區(qū)第28頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1焊接化學(xué)冶金的特殊性

2、焊接冶金反應(yīng)區(qū)及其反應(yīng)條件（2）熔滴反應(yīng)區(qū)熔滴平均溫度：1800-2400℃熔滴金屬與氣體和熔渣的接觸面積：比面積：1000-10000cm2/kg,比煉鋼時大1000倍各相之間的反應(yīng)時間（接觸時間）：0.01-0.1s反應(yīng)：氣體的分解和溶解、金屬的蒸發(fā)、金屬及其合金成分的氧化與還原以及焊縫金屬的合金化。特點(diǎn)：反應(yīng)激烈、反應(yīng)物含量離平衡濃度較遠(yuǎn)。第29頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1焊接化學(xué)冶金的特殊性

2、焊接冶金反應(yīng)區(qū)及其反應(yīng)條件（3）熔池反應(yīng)區(qū)熔滴和熔渣同熔化的母材混合形成熔池溫度：1600-1900℃比表面積：1300cm2/kg反應(yīng)時間：3-8S（SMAW）特點(diǎn)：熔池金屬有規(guī)律的對流和攪拌運(yùn)動，冶金反應(yīng)比較激烈、熔池溫度不均勻、同一反應(yīng)在不同區(qū)域可能向相反方向進(jìn)行。第30頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月焊接熔池與熔滴的平均溫度第31頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月焊接熔池的物理參數(shù)第32頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1焊接化學(xué)冶金的特殊性

3、焊接冶金反應(yīng)分析溫度變化范圍大；停留時間短；基本排除了整個系統(tǒng)達(dá)到熱力學(xué)平衡的可能性；不同條件下焊接冶金反應(yīng)離平衡的遠(yuǎn)近程度不同；利用熱力學(xué)原理定性分析冶金反應(yīng)的進(jìn)行方向和影響因素；第33頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2焊接區(qū)內(nèi)氣體和焊接熔渣

1、焊接區(qū)內(nèi)氣體的來源和氣相成分氣體的來源焊接材料、保護(hù)氣體焊材表面和母材坡口附近的吸附水、油、銹及氧化鐵皮等物質(zhì)的蒸發(fā)100℃：吸附水蒸發(fā)400-600℃：焊條藥皮中的組分如白泥和云母中的結(jié)晶水被排除。電弧高溫：金屬元素和熔渣中的各種成分發(fā)生蒸發(fā)，如Fe,Mn及氟化物等有機(jī)物的分解和燃燒碳酸鹽和高價氧化物的分解第34頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月有機(jī)物的分解和燃燒有機(jī)物種類：淀粉、纖維素和藻酸鹽作用：酸性焊條造氣劑和增塑劑分解：220℃-320

℃分解50%；800

℃完全分解。分解產(chǎn)物：CO2,CO,H2第35頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月碳酸鹽和高價氧化物的分解碳酸鹽：CaCO3、MgCO3、CaMg(CO3)2作用：焊條造氣劑分解：CaCO3分解溫度為545℃，劇烈分解溫度為910℃；MgCO3分解溫度為325

℃，劇烈分解溫度為650

℃。分解產(chǎn)物：CO2,CO,H2高價氧化物：Fe2O3和MnO2O2和低價氧化物FeO和MnO第36頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2焊接區(qū)內(nèi)氣體和焊接熔渣

1、焊接區(qū)內(nèi)氣體的來源和氣相成分氣體的高溫分解簡單氣體的分解：N2、H2、O2和F2復(fù)雜氣體的分解：CO2和H2O雙原子氣體的分解度與溫度的關(guān)系CO2分解時氣相的平衡成分與溫度的關(guān)系第37頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2焊接區(qū)內(nèi)氣體和焊接熔渣

1、焊接區(qū)內(nèi)氣體的來源和氣相成分CO2分解時氣相的平衡成分與溫度的關(guān)系第38頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2焊接區(qū)內(nèi)氣體和焊接熔渣

1、焊接區(qū)內(nèi)氣體的來源和氣相成分氣相的成分焊接區(qū)經(jīng)常同時存在多種氣體，之間存在復(fù)雜的反應(yīng)。典型的反應(yīng)：焊接方法焊條/焊劑COCO2H2H2ON2SMAW鈦鈣型50.75.937.75.7SMAW纖維素型42.32.941.212.6SMAW低氫型79.816.91.81.5SAW33086.29.34.5SAW43189-937-9<1.5焊接區(qū)實(shí)際氣體成分冷至室溫后氣相的成分第39頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2焊接區(qū)內(nèi)氣體和焊接熔渣

2、焊接熔渣的類型及理化性質(zhì)（1）焊接熔渣的類型鹽型熔渣：金屬氟酸鹽、氯酸鹽和不含氧的化合物。例如：CaF2-NaF、CaF2-BaCl2-NaF鹽-氧化物型熔渣：氟化物和強(qiáng)金屬氧化物組成。例如：CaF2–CaO-SiO2（低氫型）

、CaF2–CaO-Al2O3氧化物型熔渣：主要由各種金屬氧化物組成。例如：CaO-TiO2-SiO2（鈦鈣型）、MnO-SiO2第40頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2焊接區(qū)內(nèi)氣體和焊接熔渣

2、焊接熔渣的類型及理化性質(zhì)（2）焊接熔渣的理化性質(zhì)1）熔渣的堿度堿度判據(jù)：B>1.3第41頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2焊接區(qū)內(nèi)氣體和焊接熔渣

2、焊接熔渣的類型及理化性質(zhì)（2）焊接熔渣的理化性質(zhì)2）熔渣的氧化性熔渣的氧化性取決于熔渣中的氧化物，F(xiàn)eO是熔渣的重要氧化源。通常用FeO的活度來代表熔渣氧化能力的強(qiáng)弱。3）熔渣的熔點(diǎn)一般比焊縫熔點(diǎn)低200-450℃焊接熔渣的熔點(diǎn)過高，將使其與液態(tài)金屬間的反應(yīng)不充分，易形成夾渣。熔點(diǎn)過低，使熔渣的覆蓋性能變差，焊縫表面粗糙不平。第42頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2焊接區(qū)內(nèi)氣體和焊接熔渣

2、焊接熔渣的類型及理化性質(zhì)4）熔渣的粘度(熔渣內(nèi)部相對運(yùn)動時各層之間的內(nèi)摩擦力)主要影響對金屬的保護(hù)效果、焊縫成形、熔池中氣體的外逸等；溫度下降、粘度下降；酸性氧化物（SiO2）使粘度增加；第43頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.3焊接區(qū)內(nèi)金屬、氣體與熔渣的相互作用

1、焊接冶金過程中的氧化還原反應(yīng)1）氧對焊接質(zhì)量的影響焊縫金屬強(qiáng)度、塑性、韌性下降；引起金屬紅脆、冷脆和時效硬化；2）氧化還原反應(yīng)判據(jù)氧化物分解壓氧化物分解達(dá)到平衡時氧的平衡分壓，稱為氧化物的分解壓。反應(yīng)系統(tǒng)中氧的分壓第44頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.3焊接區(qū)內(nèi)金屬、氣體與熔渣的相互作用

1、焊接冶金過程中的氧化還原反應(yīng)3）氧化氣體對金屬的氧化自由氧CO2H2O第45頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.3焊接區(qū)內(nèi)金屬、氣體與熔渣的相互作用

焊接冶金過程中的氧化還原反應(yīng)4）熔渣對金屬的氧化擴(kuò)散氧化焊接鋼時，F(xiàn)eO既溶于熔渣又溶于液態(tài)鋼。在兩相中的含量符合分配定律:L=w(FeO)/w[FeO]；溫度不變時，增加熔渣中FeO的含量，F(xiàn)eO將向熔池金屬中擴(kuò)散。置換氧化當(dāng)熔渣中含有較多的易分解氧化物，則與液態(tài)鐵發(fā)生置換反應(yīng)，使鐵氧化，氧化物中的合金元素被還原。（SiO2)+2[Fe]=[Si]+2FeO2FeO=[FeO]+(FeO)第46頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.3焊接區(qū)內(nèi)金屬、氣體與熔渣的相互作用

焊接冶金過程中的氧化還原反應(yīng)脫氧物不應(yīng)溶于液態(tài)金屬而應(yīng)溶于熔渣，且熔點(diǎn)低、密度小，上浮至熔渣中，以減少夾雜物的數(shù)量。Mn、Si、Ti和Al常用于脫氧劑。5）金屬的還原反應(yīng)（脫氧反應(yīng)）各種脫氧元素在焊接中被氧化，以降低焊接區(qū)的氧化性，使被焊金屬及有益合金元素免受氧化；或使被氧化的金屬從它們的氧化物中還原出來的反應(yīng)。脫氧劑應(yīng)在焊接溫度下比被焊金屬對氧具有更強(qiáng)的親和力。1800℃時，各種元素對氧親和力從小到大的次序排列為：Ni、Cu、W、Mo、Fe、Cr、Nb、Mn、V、Si、B、Ti、Mg、C、Al、Ce。第47頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月氫在焊接冶金中的行為及其控制氫對金屬的影響氫脆氣孔裂紋控制氫的措施限制焊接材料及母材中的含氫量冶金處理：通過調(diào)整焊接材料的成分，使氫在焊接過程中，生成比較穩(wěn)定的、不溶于液態(tài)金屬的氫化物，如HF。焊后脫氫處理：消氫處理。（焊縫中氮、硫及磷同樣需要控制）第48頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.4焊縫金屬的合金化

一、合金化方式合金化（滲合金）：將所需的合金元素由焊接材料通過焊接冶金過渡到焊縫金屬的反應(yīng)。3、通過藥皮、藥芯和焊劑中的合金元素氧化物與Fe置換反應(yīng)，還原合金元素。2、將粉末狀態(tài)的合金加入藥皮、焊劑中通過焊接過程過渡到焊縫金屬中去。1、應(yīng)用含所需合金元素的焊絲、帶（板）極、焊條芯或藥芯焊絲將合金元素過渡到焊縫或堆焊層中。第49頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.4焊縫金屬的合金化

一、合金化方式

藥芯焊絲Fluxcoredwires藥芯焊絲第50頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.4焊縫金屬的合金化

二、合金元素的過渡系數(shù)第51頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.4焊縫金屬的合金化

二、合金元素的過渡系數(shù)第52頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.4焊縫金屬的合金化

二、合金元素的過渡系數(shù)過渡系數(shù)：某元素在熔敷金屬中的實(shí)際含量與它在焊接材料中的原始含量之比。影響因素合金元素的物理化學(xué)性質(zhì)合金元素的含量合金劑的粒度藥皮、藥芯或焊劑的氧化勢（放氧量）第53頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.4焊縫金屬的合金化

三、焊縫金屬化學(xué)成分的計算熔合比：焊縫金屬中熔化的母材所占的比例。熔合比概念示意圖合金元素的實(shí)際含量：第54頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.4焊縫金屬的合金化

四、焊縫金屬化學(xué)成分的控制焊縫金屬化學(xué)成分的控制改變?nèi)酆媳热墼行ё饔孟禂?shù)焊縫金屬成分的預(yù)測數(shù)學(xué)模型計算機(jī)第55頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2焊接熔池的凝固及焊縫相變組織

2.2.1焊接熔池凝固過程的特點(diǎn)焊接熔池凝固過程與鑄造凝固過程的差別焊接熔池體積小，冷卻速度高；平均100℃/s，約為鑄造的104。焊接熔池的液態(tài)金屬處于過熱狀態(tài)熔池邊界的溫度梯度比鑄造時高103–104倍。熔池在運(yùn)動狀態(tài)下結(jié)晶結(jié)晶前沿隨熱源同步運(yùn)動液態(tài)金屬受到力的攪拌運(yùn)動熔池金屬存在對流運(yùn)動第56頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2焊接熔池的凝固及焊縫相變組織

2.2.1焊接熔池凝固過程的特點(diǎn)焊接熔池凝固過程的特點(diǎn)外延結(jié)晶從熔池邊界半熔化的母材開始生長非均質(zhì)形核柱狀晶形式外延結(jié)晶示意圖第57頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2焊接熔池的凝固及焊縫相變組織

2.2.1焊接熔池凝固過程的特點(diǎn)焊接熔池凝固過程的特點(diǎn)擇優(yōu)生長每一種晶體點(diǎn)陣都存在一個最優(yōu)結(jié)晶取向,對于立方點(diǎn)陣的金屬（Fe,Ni,Cu,Al），最優(yōu)結(jié)晶取向?yàn)?lt;001>。溫度梯度大的方向，也是晶粒易于生長的方向。與焊接熔池邊界垂直的方向溫度梯度G最大。當(dāng)母材晶粒取向<001>與導(dǎo)熱最快的方向一致時，即垂直熔池邊界時，晶粒生長最快而優(yōu)先長大。焊縫金屬柱狀晶的擇優(yōu)生長第58頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2焊接熔池的凝固及焊縫相變組織

2.2.2焊縫金屬的結(jié)晶形態(tài)熔池中不同部位溫度梯度和結(jié)晶速度不同，成分過冷的分布不同，焊縫各部位出現(xiàn)不同的結(jié)晶形態(tài)：平面晶、胞狀晶、樹枝狀晶、等軸晶。焊縫中結(jié)晶形態(tài)的變化第59頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月低合金鋼焊縫的組織形態(tài)分類2.2.3焊縫金屬的顯微組織與性能（低合金鋼）第60頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.3焊縫金屬的顯微組織與性能

（低合金鋼為例）鐵素體先共析鐵素體溫度：770-680℃；位置：沿奧氏體晶界形態(tài)：長條形或多邊形塊狀性能特點(diǎn)：使韌性下降側(cè)板條鐵素體溫度：700-550

℃位置：從晶界鐵素體側(cè)面生長形狀：板條狀性能特點(diǎn)：使韌性下降第61頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.3焊縫金屬的顯微組織與性能

鐵素體針狀鐵素體溫度：500℃；位置：在奧氏體晶粒內(nèi)部形態(tài)：針狀條件：中等冷卻速度性能特點(diǎn)：韌性好細(xì)晶鐵素體溫度：500

℃以下位置：在奧氏體晶粒內(nèi)部形狀：細(xì)晶狀條件：存在細(xì)化晶粒的元素（Ti，B等）性能特點(diǎn)：韌性好第62頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.3焊縫金屬的顯微組織與性能

珠光體接近平衡下的組織，焊接條件下很少產(chǎn)生。貝氏體上貝氏體溫度：550-450℃；位置：沿奧氏體晶界析出形態(tài)：平行的條狀鐵素體之間分布有滲碳體性能特點(diǎn)：韌性較差下貝氏體溫度：450

℃-Ms形態(tài)：針狀鐵素體和針狀滲碳體的機(jī)械混合物性能特點(diǎn)：強(qiáng)度和韌性都較好第63頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.3焊縫金屬的顯微組織與性能

馬氏體板條馬氏體低碳低合金鋼奧氏體內(nèi)部細(xì)條狀綜合性能指標(biāo)在馬氏體中最好片狀馬氏體焊縫中含碳量大于0.4%粗大，經(jīng)常貫穿奧氏體晶粒內(nèi)部硬度高而脆M-A組元富碳馬氏體和殘余奧氏體硬度高第64頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.3焊縫金屬的顯微組織與性能

焊縫金屬連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖第65頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.3焊縫金屬的顯微組織與性能

焊縫金屬連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖合金元素和含氧量對焊接CCT圖的影響不同含氧量的Si-Mn系焊縫金屬CCT圖第66頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.3焊縫金屬的顯微組織與性能

改善焊縫金屬顯微組織和性能的途徑1、優(yōu)化合金成分1）嚴(yán)格限制有害的雜質(zhì)元素：S、P、N、O和H；2）通過合金元素來提高焊縫韌性促使高熔點(diǎn)第二相質(zhì)點(diǎn)的析出，通過定扎作用阻止奧氏體晶粒長大；降低奧氏體分解溫度，減少邊界鐵素體的形成；在奧氏體內(nèi)形成鐵素體形核核心，促使奧氏體在500-550溫度區(qū)間分解得到針狀鐵素體，防止在奧氏體晶界形成側(cè)板條鐵素體；防止M-A組元的形成；防止或減少低溫產(chǎn)物馬氏體、上貝氏體的形成；第67頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.3焊縫金屬的顯微組織與性能

改善焊縫金屬顯維組織和性能的途徑3）配置多種微量合金元素，則可能在大幅度地提高焊縫金屬的強(qiáng)度的同時提高韌性和抗裂性Mn和Si最為常用的強(qiáng)化焊縫的元素例如，對于低合金鋼（C:0.10-0.13%）埋弧焊時，Mn、Si分別處于0.8-1.0%和0.1-0.25%時，可以得到細(xì)晶鐵素體和針狀鐵素體，具有較好的韌性Mn和Si對低合金鋼焊縫韌性的影響第68頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.3焊縫金屬的顯微組織與性能

改善焊縫金屬顯維組織和性能的途徑在Mn-Si系基礎(chǔ)上復(fù)合添加Ti和BB在高溫下易向奧氏體晶界擴(kuò)散，在晶界沉淀聚集而降低晶界擴(kuò)散，使晶界奧氏體的穩(wěn)定性增大，抑制了PF和FSP的形核與生長，從而使轉(zhuǎn)變開始溫度向低溫方向移動。Ti與氧的親和力很大，焊縫中的Ti以微小顆粒可以作為“釘子”位于晶粒邊界，阻礙奧氏體晶粒的長大。第69頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.3焊縫金屬的顯微組織與性能

改善焊縫金屬顯維組織和性能的途徑Mo降低奧氏體分解溫度，抑制邊界鐵素體形成，加入少量的Mo不僅可以提高強(qiáng)度，同時也能改善韌性。Nb和V焊縫金屬中可固溶，推遲奧氏體向鐵素體的轉(zhuǎn)變，能夠抑制焊縫中現(xiàn)共析鐵素體的產(chǎn)生，而激發(fā)形成細(xì)小的AF組織。稀土元素:Y，Ce，Te，Se促進(jìn)組織細(xì)化，提高韌性第70頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.3焊縫金屬的顯微組織與性能

改善焊縫金屬顯微組織和性能的途徑2、焊接工藝參數(shù)1）焊接熱輸入過大的熱輸入使結(jié)晶時產(chǎn)生粗大的柱狀晶，同時，由于降低了冷卻速度，可能得到較多的邊界鐵素體；過小的熱輸入，則在較高合金成分焊縫形成馬氏體，也會使焊縫韌性下降。2）多層焊3）焊后熱處理第71頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1焊接熱影響區(qū)組織轉(zhuǎn)變及其性能變化

焊接熱影響區(qū)的形成焊接過程中，在形成焊縫的同時，不可避免地使其附近的母材經(jīng)受了一次特殊的熱處理，形成組織和性能及不均勻的熱影響區(qū)。熱影響區(qū)一些部位的組織和性能很差，成為整個接頭的薄弱地帶。第72頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月影響焊接熱影響區(qū)組織和性能的因素被焊金屬與合金系統(tǒng)的特點(diǎn)有相變材料無相變材料焊前母