青青 发表于 2011-2-12 00:34:43

焊接热过程对焊接接头组织、性能的影响

(一) 焊接热循环
焊接时,电弧沿焊件逐渐移动并对焊件进行局部加热。焊件经焊接后所形成的结合部分称为焊缝。焊缝及其邻近区域的总称叫焊缝区。
在焊接过程中,焊缝区金属从常温被加热到最高温度,然后再逐渐冷却到常温。由于焊件上各点所处的位置不同,其被加热的最高温度亦不相同;而热量的传递需要一定的时间,故各点达到其最高温度的时间亦不相同。在焊接热源作用下,焊件上某点的温度随时间变化的过程称为焊接热循环。
(二)焊缝区的金属组织与性能
1.焊缝金属区 焊缝金属区指在焊接接头横截面上测量的焊缝金属的区域。熔焊时,是指由焊缝表面和熔合线所包围的区域;电阻焊时,是指焊后形成的熔核部分。
    焊接加热时,焊缝金属区的温度在液相线以上,母材金属和填充金属熔化后共同形成液态熔池。冷却结晶是以熔池和母材交界处半熔化状态的母材金属晶粒为结晶核心,沿着垂直于散热面的反方向生长,成为柱状晶的铸态组织。
2.熔合区 焊缝与母材交接的过渡区,即熔合线处微观显示的母材半熔化区。此区是焊缝和母材金属的交界区,温度在固相线和液相线之间,焊接过程中母材金属部分熔化,故亦称半熔化区。熔化的金属凝固成铸态组织,未熔化的金属因加热温度过高成过热粗晶,其塑性和韧性明显变差,容易产生裂纹和脆性破坏。虽然此区只有0.1mm-0.4mm,但它对焊接接头的性能影响很大,是焊接接头的危险区域之一。
3. 热影响区 是焊接或切割过程中,材料因受热的影响(但未熔化)而发生金相组织和力学性能变化的区域。按其组织特征又可分为以下四个区域: (1) 过热区 指焊接热影响区中,具有过热组织或晶粒显著粗大的区域。此区的温度范围为固相线至1100℃,因加热温度过高,奥氏体晶粒急剧长大,使其塑性明显下降,尤其是冲击韧度下降20%-30%,对于易淬火钢,此区脆性更大,是热影响区中性能最差的部位。焊接刚度大的结构件,此区容易产生裂纹。 (2) 细晶区 此区温度范围为Ac3以上,而尚未达到过热温度。由于焊后为空冷,相当于热处理后的正火组织,亦称正火区。此区的力学性能优于母材金属。
(3) 不完全重结晶区 此区温度范围为Ac3至Ac1之间。在此区间珠光体已转变为奥氏体,部分铁素体深入奥氏体,尚未溶入奥氏体的铁素体晶粒不断长大。空冷时,奥氏体又折出较细的铁素体,到Ar1线时,残余奥氏体直接转变为共析组织珠光体,未深入奥氏体的铁素体却将粗大晶粒保持下来,亦称部分相变区。该区金相组织很不均匀,力学性能较差。 (4) 再结晶区 此区温度范围在Ac1至500℃-450℃之间。焊前经过冷变形加工的焊件,由于母材中有晶格畸变及碎晶组织,当加热到该温度时,就会产生回复及再结晶而细化,其力学性能提高。焊前未经冷加工变形的焊件不存在再结晶区。s
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