焊接热影响区的组织和性能.pptx

焊接热影响区的组织和性能第一节焊接热循环 焊接热影响区：熔焊时在集中热源的作用下，焊缝两侧发生组织和性能变化的区域称为“热影响区”
(HeatAffectedzone,简称HAZ)
或称“近缝区”(NearWeldZone)焊接接头是由两个主要部分组成，即焊缝和焊接热影响区，如图4-1所示。第一节焊接热循环图4-3距焊缝不同距离各点的热循环
（低碳钢，板厚20mm,手弧焊）

图4-4不同焊接方法的焊接热循环
1—手弧焊2—埋弧焊3—电渣焊一、焊接热循环的主要参数（一）加热速度(ωH)（二）加热的最高温度（Tm）（三）在相变温度以上的停留时间（th）（四）冷却速度(ωc)和冷却时间(t8/5、t8/3、t100)近年来许多国家为便于分析研究，常采用某一温度范围内的冷却时间来讨论热影响区组织性能的变化，如800～500℃的冷却时间t8/5，800～300℃的冷却时间t8/3和从峰值温度Tm冷至100℃的冷却时间t100等，这要根据不同金属材料所存在的问题来决定。

焊接热循环是焊接接头经受热作用的里程，研究它对于了解应力变形、接头组织和力学性能等都是十分重要的，是提高焊接质量的重要途径。
二.多层焊热循环的特点（一）长段多层焊焊接热循环

应当指出，对于一些淬硬倾向较大的钢种，不适于长段多层焊接。因为这些钢在焊第一层以后，焊接第二层之前，近缝区或焊缝由于淬硬倾向较大而有产生裂纹的可能。所以焊接这种钢时，应特别注意与其他工艺措施的配合，如焊前预热、层间温度控制，以及后热缓冷等。（二）短段多层焊焊接热循环
由图4-18看出，近缝区1点和4点所经历的焊接热循环是比较理想的。对于1点来讲，一方面使该点在Ac3以上停留时间较短，避免了晶粒长大；另一方面减缓了Ac3以下的冷却速度，从而防止淬硬组织产生。对于4点来讲，预热基础上开始焊接的，如焊缝的长度控制合适，那么Ac3以上停留时间仍可较短，使晶粒不易长大。为防止最后一层产生脆硬组织，可多一层退火焊道，以便增长奥氏体的分解时间(由tB增至tB’)。

由此可见，短段多层焊对焊缝和热影响区组织都具有一定的改善作用，适于焊接晶粒易长大而又易于淬硬的钢种。
但是，短段多层焊的操作工艺十分繁琐，生产率低，只有在特殊情况下才采用。
第二节焊接热循环条件下的金属组织转变特点一、焊接时加热过程组织转变特点２.加热速度对Ａ均质化影响二.焊接时冷却过程组织转变特点
焊接和热处理时，加热及冷却过程如图4-20所示。其中两种情况的冷却曲线1、2、3…彼此具有各自相同的冷却速度。

根据上述的实验条件、采用专用的焊接热模拟试验机和快速相变仪，得到了两种钢在焊接和热处理条件下连续冷却的组织转变图(即CCT图)，如图4-21和图4-22所示。钢种表4-9是45钢和40Cr钢在焊接和热处理时同样冷却速度条件下的组织百分比。由图4-21、图4-22和表4-9可以看出，45钢在焊接条件比在热处理条件下的CCT曲线稍向右移(主要考虑Ms附近)。说明在相同冷却速度条件下，焊接时比热处理时的淬硬倾向大。如冷却速度为30℃／s，焊接时可得到92％马氏体，而热处理时只得到69％马氏体。
相反，40Cr钢在焊接条件下的CCT曲线比热处理条件下的CCT曲线向左移动，也就是在同样冷却速度下焊接时比热处理时的淬硬倾向小。例如，焊接条件下当冷却速度为36℃／s时，可得到l00％的马氏体，而热处理条件下只要22℃／s即可得到l00％马氏体。根据金属学原理可以知道，碳化物合金元素(如Cr、Mo、V、Ti、Nb等)只有它们充分溶解在奥氏体的内部，才会增加奥氏体的稳定性(即增加淬硬倾向)。很显然在热处理条件下，可以有充分的时间使碳化物合金元素向奥氏体内部溶解。而在焊接条件下，由于加热速度快，高温停留时间短，所以这些合金元素不能充分地溶解在奥氏体中，因此降低了淬硬倾向。至于不含碳化物合金元素的钢(如45钢)，一方面不存在碳化物的溶解过程，另一方面在焊接条件下，由于近缝区组织粗化，故淬硬倾向比热处理条件下要大。

1.CCT图的建立:采用焊热热模拟试验装置来建立某种钢的CCT图.
2.意义:在新钢种投产之前,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,即估计组织及预测性能.
图4-23是16Mn钢的CCT图及组织和硬度的变化。
由图4-23可以看出，只要知道在焊接条件下熔合区附近(Tm＝1300～1350℃)t8/5冷却时间，就可以在此图上查出相应的组织和硬度。这样就可以预先判断出在这种焊接条件下的接头性能，也可以预测此钢种的淬硬倾向及产生冷裂纹的可能性。同时也可以作为调节焊接工艺参数和改进工艺(预热、后热及焊后热处理等)的依据。
因此，建立焊接条件下的C