西安工大焊接冶金学基本原理-第4章焊接热影响区详解.ppt

第4章 焊接热影响区 内容： 焊接热影响区组织转变特点 焊接热影响区的组织和性能 从几个问题开始 焊接热影响区组织和性能 被焊金属与合金系统的特点 有相变材料 无相变材料 焊前母材的原始状态 冷作硬化状态 退火软化区 热处理强化状态 退火软化区 退火状态 易淬火材料出现淬火硬化区 4.1 焊接热影响区的组织转变特点 4.1.1 焊接时加热过程组织转变的特点 4.1.2 焊接时冷却过程组织转变特点 4.1.3 焊接条件下的CCT图的建立及应用 4.2 热影响区的组织和性能 4.1 焊接热影响区的组织转变特点 焊接条件下与热处理条件下 组织转变，基本原理一致。 焊接条件下的特点： 1、加热的温度高 热处理：最高AC3以上100-200℃，例如45号钢AC3：770 ℃ 焊接近缝区：接近熔点，1350 ℃ 2、加热的速度快 比热处理快几十倍甚至上百倍。 3、高温停留时间短 手工电弧焊：4-20S，埋弧焊：20-40S。 4、自然条件下连续冷却 5、局部加热 这就给焊接时的组织转变带来特殊性，与热处理有着不同的规律，必须建立焊接条件下的金属学理论！ 4.1.1 焊接时加热过程组织转变的特点 １.加热速度对相变点的影响 加热速度越快（ωH ），AC1和AC3的温度越高，温差越大。 ２.加热速度对Ａ均质化影响 ωH快且tH小，Ａ均质化差 ３.近缝区的晶粒长大 加热过程影响冷却过程组织转变。 4.1.2 焊接时冷却过程组织转变特点 金属学理论的等温转变及连续冷却转变。 以熔合区附近（薄弱地带）为研究对象，分析冷却组织转变特点。 比较焊接条件下和热处理条件 奥氏体转变的不同特点。 以45钢、40Cr为例,比较焊接条件下和热处理条件下,在相同的冷却速度下组织转变的差异。 闲问：这2材料那个淬硬倾向大？ 4.1.3 焊接条件下的CCT图的建立及应用 1.CCT图的建立 采用焊接热模拟试验装置来建立某种钢的CCT图。 2.意义 可预先估计热影响区的组织性能,或作为制定工艺,焊接线能量的依据。 3.CCT图的应用 通过CCT图可得到在不同的冷却速度下的组织,即估计组织。 4 影响CCT图的因素 （1）母材化学成分 除钴外，均使曲线右移，增加淬硬倾向。 （2）冷却速度的影响 A1 A3 ACM均下移，共析点变化，转变产物变化。 （3）峰值温度的影响 TM高，过冷奥氏体稳定性增加，晶粒粗化，CCT曲线右移。 （4）晶粒粗化的影响 晶粒粗化，奥氏体稳定性增加，CCT曲线右移。 （5） 应力应变的影响 拉应力降低奥氏体稳定性，CCT曲线左移。 4.1 焊接热影响区的组织转变特点 4.2 热影响区的组织和性能 4.2.1 热影响区组织分布 4.2.2 热影响区的性能 4.2 热影响区的组织和性能 4.2.1 热影响区组织分布 （1）、过热区 温度：1100-1490 ℃（包晶转变线1495°，跟成分有关） 现象：加热温度高，在固相线附近，一些难熔质点如碳化物和氮化物等溶入奥氏体，奥氏体晶粒严重长大。 组织：粗大的奥氏体在较快的冷却速度下形成粗大的F和P,甚至过热组织—魏氏组织 性能：脆性大，韧性很低。 薄弱地带。 （2）、相变重结晶区（正火区或细晶区） 温度：AC3-1100 ℃ 现象：加热和冷却过程中经受了两次重结晶相变，使晶粒得到显著的细化。 组织：均匀细小的P和F,相当于低碳钢正火处理后的组织。 性能：塑性、韧性都很好， 较好的综合性能 （3）、不完全重结晶区（不完全正火区） 温度：AC1-AC3 现象：加热温度Ac1到Ac3之间，只有部分金属经受了重结晶相变 组织：粗大铁素体晶粒和细晶粒（P+F）的混合区，组织不均匀。 性能：性能不均匀，韧性低于完全重结晶区 （4）、再结晶区（针对冷轧态母材，热轧态无此区） 温度：500 ℃ -AC1 现象：加热温度500 ℃ 到Ac1之间，金属的内部结构不发生变化，只有晶粒外形的变化 组织：等轴铁素体晶粒 性能：强度、硬度低于母材，塑性和韧性提高。再结晶区为接头的软化区。 另：对时效应变敏感强的金属，存在一个组织上与母材没有差别，但塑性、韧性显著低于母材的脆化区，一般认为是热应变时效脆化。 2、易淬火钢热影响区的组织分布 跟母材焊前热处理状态有关。 母材焊前调质（或 淬火+中温回火，淬火+低温回火）：完全淬火区，不完全淬火区，回火区。 母材焊前退火或正火：完全淬火区和不完全淬火区。 （1）完全淬火区 温度：AC3 以上（即不易淬火钢的过热区和正火区） 现象：快冷形成淬火组织 组织：粗马氏体（相当于过热区）