低碳钢焊缝的固态相变组织低碳钢焊缝的含碳量.ppt

（5）焊缝金属与母材的强韧匹配 对于C-Mn钢之类低强度钢，按“等强”原则选用焊接材料，焊接接头可具有足够的韧性储备。而适当“超强”，也确实有利于提高接头抗脆断性能。 但对于高强钢(特别是超高强钢)，如要求焊缝与母材等强，则焊缝的韧性储备不够高，若为超强的情况，韧性储备就会更为低下，甚至可能低到安全限以下。此时，如少许牺牲焊缝强度而使韧性储备有所提高，可能更有利些。 实际上，即使是低强度钢，尽可能提高韧性储备总比过分提高其强度要好一些。 实验表明，“低强”焊缝，即焊缝强度低于母材强度，若焊缝有足够的韧性，其接头抗脆性破坏的性能并不比等强或超强匹配差。 Contents 3.2.1 焊接热影响区的组织转变 焊接热影响区在组织性能上是一个非均匀的连续体。由于距焊缝远近不同，在组织性能上差异较大，特别是熔合区和粗晶区是焊接接头的薄弱环节。 1．焊接过程的特殊性 (1)加热温度高 一般热处理时加热温度最高在AC3以上100～200℃，而焊接时加热温度远超过AC3，在熔合线附近可达1 350～1 400℃。 §3.2 焊接热影响区的组织和性能 (2)加热速度快 焊接时由于采用的热源强烈集中，故加热速度比热处理时要快得多，往往超过几十倍甚至几百倍。 (3)高温停留时间短 焊接时由于热循环的特点，在AC3以上保温的时间很短(一般手工电弧焊约为4～20s，埋弧焊时30～100s)，而在热处理时可以根据需要任意控制保温时间。 (4)自然条件下连续冷却 在热处理时可以根据需要来控制冷却速度或在冷却过程中不同阶段进行保温。而在焊接时，一般都是在自然条件下连续冷却，个别情况下才进行焊后保温或焊后热处理。 (5)局部加热，产生不均匀相变及应变。 (6)在应力状态下进行组织转变。 2. 焊接加热过程组织转变特点 焊接快速加热，将使各种金属的相变温度比起等温转变时大有提高，而且AC1和AC3之间的间隔加大。 首先随加热速度的提高，奥氏体形成的孕育期缩短，开始转变温度提高，完成转变所需的时间缩短。 另外，奥氏体形核率的增加倍数大大高于长大速度的提高。因此当焊接加热越快时，在AC3以上不太高的温度范围(900-1 100℃)可以获得细小的奥氏体晶粒。 但当加热到很高温度(1 100℃以上如熔合线附近)时，奥氏体晶粒长大而得到粗大的组织，同时，不利于奥氏体均匀化。 3.焊接时冷却过程的组织转变 焊接过程属于不平衡的热力学过程。随冷却速度增加,平衡状态图上各相变点和温度线均发生便移。随冷却速度增加Ar1、Ar3、Acm等均向更低的温度移动，同时共析成分已经不是一个点（0.77%C）,而是一个成分范围。 当冷却速度ωc=30℃／s(相当于手工电弧焊线能量为17kJ／cm的情况)时，共析成分范围0.4％～0.8％C，也就是说在快速冷却的条件下，0.4％C的钢就可以得到全部为珠光体的组织(伪共析)。 当冷却速度增加到一定程度之后，珠光体转变将被抑制，发生贝氏体或马氏体转变。 在焊接连续冷却条件下，过冷奥氏体转变并不按平衡条件进行，如珠光体的成分，由0.8％C而变成一个成分范围，形成伪共析组织，此外，贝氏体、马氏体也都是处在非平衡条件下的组织，种类繁多。 3.2.2 焊接热影响区的组织分布 用于焊接的结构钢，从热处理特性来看，可分为两类，一类是淬火倾向很小的，如低碳钢及含合金元素很少的普通低合金钢，称为不易淬火钢，另一类由于含碳量较高或合金元素较多的钢，能通过热处理淬火强化，如中碳钢，低、中碳调质合金钢等，称为易淬火钢。由于淬火倾向不同，这两类钢的焊接热影响区组织也不同。 图3-11 焊接热影响区的分布特征 1- 熔合区；2-过热区；3-相变重结晶区； 4-不完全重结晶区；5-母材；6-淬火区；7-部分淬火区；8-回火区 I.不易淬火钢的热影响区组织 一般常用的低碳钢及强度级别较低的普通低合金钢(如16Mn、15MnV、15MnTi等)，在一般焊接条件下，淬火倾向较小，属于不易淬火钢。 (1)熔合区 焊缝与母材之间的过渡区域，常称熔合区。该区的范围很窄，温度处于TL～TS之间，在焊接条件下，由于母材边界的不均匀熔化结果产生局部熔化和局部不熔化部位，宏观上呈不规则的锯齿状曲线，故亦称熔合线或半熔化区。其特征是具有明显的化 学不均匀性，从而引起组织、性能上的不