焊接接头的性能及其影响因素.ppt

第八章焊接接头的性能及其影响因素主要内容第一节焊接接头一．焊接接头的组成焊接接头一般由三个区域组成：（1）焊缝（2）熔合区（3）热影响区1．焊缝焊缝是焊接接头的主体，焊缝金属是焊接时由填充金属（焊条、焊丝）和部分基本金属经过熔化、结晶凝固而形成的。焊缝区的宽度取决于坡口型式和焊接线能量。2．热影响区受焊接热循环作用，组织和性能发生变化的基本金属部分。热影响区的宽度主要取决于焊接线能量的大小。3．熔合区熔合区是焊缝区和热影响区的交界处，在焊接过程中，处于固、液状态的半熔化区。熔合区一般很窄，约有0.1~0.4mm宽，常称熔合线，在合金钢焊接接头中很难区分出熔合区。二．焊接接头的特点：（1）具有组织和性能的不均匀性，（2）易产生各种焊接缺陷，（3）存在着应力集中、焊接残余应力、焊接变形等。第二节焊接热循环2．基本要素（1）加热速度（2）最高加热温度（3）高温停留时间（4）冷却速度3．焊接热循环特性指标反映焊接热循环特性的指标主要有2个：t过和t8/5。t过：焊接接头在1100℃以上高温的停留时间，其值越大，焊接接头的组织与性能越差。t8/5：焊接接头由800℃冷却到500℃所需的时间，这个温度区域是焊缝金属固态相变过程，其值大小，对焊缝金属的充分转变、过热过程或淬硬倾向均有一定影响。4．焊接热循环的主要特点1）急剧加热且温度高，熔池（焊缝）附近最高加热温度比一般热处理加热温度都高，故发生过热，致使该区晶粒长大粗化严重。2）急速冷却且速度快，从而致使焊接接头容易发生淬硬，形成淬硬组织，加剧了焊接冷裂纹的产生。二、影响焊接热循环的因素影响焊接热循环的因素主要有焊接方法、焊接规范、焊接线能量、预热和层间温度、焊件厚度和接头型式及材料本身的导热性等。1．焊接方法焊接方法不同，加热速度、高温停留时间和焊后冷却速度都会有所不同。气焊加热速度慢，冷却速度也慢，高温停留时间长；而钨极氩弧焊，则加热速度快，冷却速度也快，高温停留时间较短。2。焊接规范及线能量的影响焊接规范指焊接时的主要工艺参数，也就是保证焊接质量而选定的各物理量，如焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等。焊接线能量是单位长度焊缝内输入的焊接能量，对电弧焊常用下式表示：Q=IU/υQ-----线能量，J/cmI----焊接电流，AU-焊接电压，Vυ—焊速，cm/s焊接线能量越大，热影响区越宽，加热到1100℃以上高温区域也就越宽，而且t过和t8/5越大，焊接线能量偏小时，不利于焊缝的熔透和成形，因此焊接线能量必须在一个合理的范围才能保证焊接接头具有良好的性能。一般通过焊接规范来调整焊接线能量，不同的焊接方法，在常规规范条件下，焊接线能量的差别较大，埋弧焊时焊接线能量较大，手工电弧焊次之、钨极氩弧焊最小。3．预热与层间温度的影响焊接性差的钢材，一般要采取预热和保持层间温度的技术措施，以降低焊接接头的冷却速度，降低焊接过程的淬硬倾向，防止裂纹的产生。金属材料预热温度一般不超过350℃，在低温（600℃）时对冷却速度能起到显著的降低作用，对t过值影响不大，所以预热对焊接线能量不起增强作用，对焊接热循环是有利的。在多层多道焊接中，层间温度一般等于或略高于预热温度，控制层间温度的目的在于降低焊接接头在低温时的冷却速度，有利于焊接热循环的作用。4．连接结构和钢材性能的影响焊缝处的连接结构是由焊件厚度和接头型式决定的，焊件厚度越大，焊接接头的相对冷却速度越大，t8/5越小；当焊缝为角接接头时，其冷却速度比对接接头速度要大，t8/5比对接接头焊缝要小钢材的导热性能对焊接热循环具有直接的影响，导热性不同的钢材在相同的线能量条件下，焊接接头的t过和t8/5是不同的，导热性好的钢材t过和t8/5都小于导热性差的钢材。第三节焊缝的金属组织和性能熔池中的金属从液态变为固态的这种过程称为熔池的一次结晶。熔池凝固后的焊缝金属从高温冷却到室温时，还会发生固态的相变，产生不同的组织。焊缝的这种固态相变过程称为焊缝金属的二次结晶。焊缝金属组织除与化学成分有关外，在很大程度上取决于这两次结晶的特征，而焊缝金属的性能与其组织有密切关系。一、焊接熔池的一次结晶1．结晶过程的特点（1）熔池的体积小、冷却速度快；（2）液态金属温度高；（3）运动状态下结晶；（4）以散热方向向焊缝中呈柱状生长。2．组织特征与组织偏析柱状晶是一次结晶的组织特征。由于冷却速度极快，相内的成分来不及趋于一致，所以保持着结晶先后而产生成分不均匀性，这种不均匀性就是晶内偏析，二、焊缝金属的二次结晶焊缝熔池金属一次结晶后的组织基本是柱状奥氏体，在冷却至室温的过程中，焊缝金属还会发生组织转变，这就是焊缝金属的二次结晶。。1．低碳钢的焊缝组织低碳钢的焊缝组织含碳量低，组织一般为粗大的柱状铁素体和少量珠光体，如果高温停留时间过长（如气焊、电渣焊）焊缝还会出现魏氏组织