第3章焊接接頭的組織和性能

1、20921-3A第3章焊接接頭的組織和性能3.1焊接熔池和焊縫3.2焊接熱影響區(qū)3.3熔合區(qū)20921-3A3.1焊接熔池和焊縫焊接熔池是指由熔化的局部母材和填加材料所組成的具有一定幾何形狀的液態(tài)區(qū)域，而焊縫是指熔池凝固后所形成的固態(tài)區(qū)域。因此，焊接熔池和焊縫之間存在著內(nèi)在的、必然的聯(lián)系。也就是說(shuō)，焊縫金屬的組織和性能不僅取決于焊縫的相變行為，而且受到焊接熔池結(jié)晶行為的直接影響。20921-3A3.1.1焊接熔池的結(jié)晶特點(diǎn)1.非平衡的動(dòng)態(tài)結(jié)晶(1) 熔池體積小、冷卻速度大焊接熔池體積小，其周?chē)惑w積很大的母材金屬所包圍，熔池界面導(dǎo)熱條件很好，故熔池冷卻速度很快，其平均值可達(dá)到100/s，約為鑄

2、造時(shí)的104倍。(2) 熔池過(guò)熱、溫度梯度大焊接熔池中的液態(tài)金屬處于過(guò)熱狀態(tài)，如低碳鋼的焊接熔池平均溫度可達(dá)到1870，遠(yuǎn)高于鑄造時(shí)的最高平均溫度1550。20921-3A3.1.1焊接熔池的結(jié)晶特點(diǎn)(3) 熔池在動(dòng)態(tài)下結(jié)晶焊接熔池中金屬的結(jié)晶和熔化是同時(shí)進(jìn)行的，結(jié)晶前沿隨焊接熱源而移動(dòng)，而且焊接條件下各種力的作用會(huì)使正在結(jié)晶中的熔池受到激烈的攪拌。2.聯(lián)生結(jié)晶和競(jìng)爭(zhēng)成長(zhǎng)(1) 聯(lián)生結(jié)晶焊接熔池的結(jié)晶過(guò)程一般是從熔池邊界開(kāi)始的，非自發(fā)晶核就依附在半熔化的母材晶粒表面上。圖3-1聯(lián)生結(jié)晶及競(jìng)爭(zhēng)成長(zhǎng)a) 示意圖b) 微觀照片20921-3A3.1.1焊接熔池的結(jié)晶特點(diǎn)(2) 競(jìng)爭(zhēng)成長(zhǎng)結(jié)晶理論告訴我

3、們，每一種晶體點(diǎn)陣都存在一個(gè)結(jié)晶速度最快的最優(yōu)結(jié)晶取向，而且溫度梯度的方向?qū)Y(jié)晶速度也有極為重要的影響。3.結(jié)晶速度和方向動(dòng)態(tài)變化(1) 結(jié)晶速度的表達(dá)式如上所述，熔池結(jié)晶總是從熔池邊界處半熔化的母材晶粒上開(kāi)始形核并向焊縫中心成長(zhǎng)的。20921-3A3.1.1焊接熔池的結(jié)晶特點(diǎn)(2) 成長(zhǎng)速度和方向的變化由式(3-2)可以看出，在焊接速度v一定的條件下，晶粒成長(zhǎng)速度R僅取決于結(jié)晶等溫面法線方向與焊接方向的夾角或晶粒成長(zhǎng)方向與焊接方向的夾角20921-3A3.1.1焊接熔池的結(jié)晶特點(diǎn)圖3-2晶粒成長(zhǎng)速度與焊接速度的關(guān)系20921-3A3.1.1焊接熔池的結(jié)晶特點(diǎn)圖3-3晶粒成長(zhǎng)速度和方向的變化2

4、0921-3A3.1.1焊接熔池的結(jié)晶特點(diǎn)圖3-4焊接速度對(duì)晶粒成長(zhǎng)方向的影響a) 高速焊b) 低速焊20921-3A3.1.1焊接熔池的結(jié)晶特點(diǎn)圖3-5焊接速度對(duì)晶粒成長(zhǎng)速度的影響20921-3A3.1.1焊接熔池的結(jié)晶特點(diǎn)(3) 焊接速度對(duì)成長(zhǎng)速度和方向的影響如緒論中所述，焊接速度增加時(shí)，焊接溫度場(chǎng)的范圍變小，熔池形狀變得細(xì)長(zhǎng)。20921-3A3.1.2焊接熔池的結(jié)晶形態(tài)1.熔池結(jié)晶的典型形態(tài)(1) 平面結(jié)晶當(dāng)固-液界面前方液相中的溫度梯度G(即溫度曲線的斜率dT/dx)很大時(shí)，液相溫度曲線T不與結(jié)晶溫度曲線TL相交，因而液相中不存在成分過(guò)冷區(qū)，如圖3-6a所示。圖3-6平面結(jié)晶形態(tài)a)

5、成分過(guò)冷條件b) 形成機(jī)理示意圖c) 平面晶微觀照片20921-3A3.1.2焊接熔池的結(jié)晶形態(tài)(2) 胞狀結(jié)晶當(dāng)固-液界面前方液相中的溫度梯度G較大時(shí)，液相溫度曲線T與結(jié)晶溫度曲線TL在短距離x內(nèi)相交，形成較小的成分過(guò)冷區(qū)，如圖3-7a所示。圖3-7胞狀結(jié)晶形態(tài)a) 成分過(guò)冷條件b) 形成機(jī)理示意圖c) 胞狀晶微觀照片20921-3A3.1.2焊接熔池的結(jié)晶形態(tài)(3) 胞狀樹(shù)枝結(jié)晶隨固-液界面前方液相中的溫度梯度G的減小，液相溫度曲線T與結(jié)晶溫度曲線TL相交的距離x增大，所形成的成分過(guò)冷區(qū)增大，如圖3-8a所示。圖3-8胞狀樹(shù)枝結(jié)晶形態(tài)a) 成分過(guò)冷條件b) 形成機(jī)理示意圖c) 胞狀樹(shù)枝晶微

6、觀照片20921-3A3.1.2焊接熔池的結(jié)晶形態(tài)(4) 樹(shù)枝狀結(jié)晶當(dāng)固-液界面前方液相中的溫度梯度G進(jìn)一步減小時(shí)，液相溫度曲線T與結(jié)晶溫度曲線TL相交的距離x進(jìn)一步增大，從而形成較大的成分過(guò)冷區(qū)，如圖3-9a所示。圖3-9樹(shù)枝狀結(jié)晶形態(tài)a) 成分過(guò)冷條件b) 形成機(jī)理示意圖c) 樹(shù)枝晶微觀照片20921-3A3.1.2焊接熔池的結(jié)晶形態(tài)(5) 等軸結(jié)晶當(dāng)固-液界面前方液相中的溫度梯度G很小時(shí)，液相溫度曲線T與結(jié)晶溫度曲線TL在很遠(yuǎn)處相交，從而在液相中形成很大的成分過(guò)冷區(qū)，如圖3-10a所示。圖3-10等軸結(jié)晶形態(tài)a) 成分過(guò)冷條件b) 形成機(jī)理示意圖c) 等軸晶微觀照片20921-3A3.1

7、.2焊接熔池的結(jié)晶形態(tài)2.焊縫中的結(jié)晶組織(1) 結(jié)晶組織的分布在焊接熔池中，不同部位具有不同的溫度梯度G和結(jié)晶速度R，因而具有不同的成分過(guò)冷，出現(xiàn)不同的結(jié)晶形態(tài)，從而在焊縫中形成分布不同的結(jié)晶組織，如圖3-12所示。(2) 焊接條件對(duì)結(jié)晶組織的影響如前所述，對(duì)結(jié)晶組織起控制作用的成分過(guò)冷主要受到熔池金屬中溶質(zhì)含量W、熔池結(jié)晶速度R和液相溫度梯度G的影響。20921-3A3.1.2焊接熔池的結(jié)晶形態(tài)表3-1焊接參數(shù)對(duì)HY-80鋼焊縫結(jié)晶組織的影響焊接速度/(mm/min)焊接電流/狀晶胞狀樹(shù)枝晶粗大的胞狀樹(shù)枝晶100胞狀晶細(xì)小的胞狀樹(shù)枝晶粗大的胞狀樹(shù)枝晶20921-3

8、A3.1.2焊接熔池的結(jié)晶形態(tài)圖3-11W、R和G對(duì)結(jié)晶形態(tài)的影響20921-3A3.1.2焊接熔池的結(jié)晶形態(tài)圖3-12焊縫中結(jié)晶組織的分布20921-3A3.1.2焊接熔池的結(jié)晶形態(tài)圖3-13不同母材的焊縫組織a) 1100Alb) Fe-15Cr-15Nic) ZM620921-3A3.1.3焊縫的相變組織1.低碳鋼焊縫的相變組織(1) 鐵素體和珠光體低碳鋼焊縫具有較低的含碳量，發(fā)生固態(tài)相變后的組織主要由鐵素體和少量的珠光體組成。20921-3A3.1.3焊縫的相變組織表3-2冷卻速度對(duì)低碳鋼焊縫組織和硬度的影響冷卻速度/(/s)焊縫組織的體積分?jǐn)?shù)(%)焊縫硬度HV鐵素體珠光體182181

9、6557921167106535185356139195504060205110386222820921-3A3.1.3焊縫的相變組織(2) 魏氏組織在發(fā)生過(guò)熱的低碳鋼焊縫中，還可能出現(xiàn)塑性和韌性很差的魏氏組織，如圖3-14所示。圖3-14低碳鋼焊縫中的魏氏組織20921-3A3.1.3焊縫的相變組織2.低合金鋼焊縫的相變組織圖3-15低合金鋼焊縫相變組織的分類及形態(tài)20921-3A3.1.3焊縫的相變組織(1) 鐵素體F低合金鋼焊縫中的鐵素體，具有比較復(fù)雜的形態(tài)。圖3-16含有不同鐵素體的低合金鋼焊縫組織a) GBFb) FSPc) AFd) FGF20921-3A3.1.3焊縫的相變組織1

10、) 先共析鐵素體GBF。2) 側(cè)板條鐵素體FSP。3) 針狀鐵素體AF。4) 細(xì)晶鐵素體FGF。(2) 珠光體P珠光體是鐵素體和滲碳體的層狀混合物，是低合金鋼在接近平衡狀態(tài)下(如熱處理時(shí)的連續(xù)冷卻過(guò)程)，在Ac1550溫區(qū)內(nèi)發(fā)生擴(kuò)散相變的產(chǎn)物。圖3-17含有不同珠光體的低合金鋼焊縫組織a) b) c) 20921-3A3.1.3焊縫的相變組織(3) 貝氏體B貝氏體是在550Ms溫區(qū)內(nèi)發(fā)生的擴(kuò)散-切變型相變的產(chǎn)物。1) 上貝氏體Bu。2) 下貝氏體BL。3) 粒狀貝氏體BG或條狀貝氏體BP。(4) 馬氏體M馬氏體是在Ms點(diǎn)以下溫區(qū)內(nèi)發(fā)生的切變型相變的產(chǎn)物。1) 板條馬氏體MD。20921-3A3

11、.1.3焊縫的相變組織圖3-19馬氏體形態(tài)示意圖a) b) 20921-3A3.1.3焊縫的相變組織圖3-18含有不同貝氏體的低合金鋼焊縫組織a) b) c) 20921-3A3.1.3焊縫的相變組織2) 片狀馬氏體MT。(5) 焊縫最終組織的構(gòu)成以上介紹了低合金鋼焊縫中可能出現(xiàn)的全部組織，但每個(gè)焊縫不可能完全包含這些組織，而只是由其中的幾種組織所構(gòu)成。圖3-20典型低合金鋼焊縫的CCT圖20921-3A3.1.4焊縫組織和性能的控制1.冶金方面的控制(1) 錳和硅的作用錳和硅是焊縫中最常用的合金化元素，它們不僅能脫氧而使焊縫得到強(qiáng)化，還能改變焊縫組織形態(tài)而影響焊縫的韌性。圖3-21錳和硅的含

12、量對(duì)低強(qiáng)焊縫金屬韌性的影響20921-3A3.1.4焊縫組織和性能的控制(2) 鈦和硼的作用在焊縫中加入微量的鈦和硼等活性元素，能明顯起到細(xì)化焊縫組織的作用，從而顯著提高焊縫的韌性。圖3-22鈦和硼的含量對(duì)焊縫金屬韌性的影響a) 鈦含量的影響b) 硼含量的影響20921-3A3.1.4焊縫組織和性能的控制圖3-23鉬含量對(duì)焊縫金屬韌性的影響20921-3A3.1.4焊縫組織和性能的控制(3) 鉬的作用在低合金鋼焊縫中只要加入少量的鉬，就能降低奧氏體的分解溫度，抑制先共析鐵素體的形成，從而提高焊縫的強(qiáng)度和韌性。(4) 稀土元素的作用稀土是化學(xué)活性極強(qiáng)的元素，能與鋼中的合金元素發(fā)生相互作用，改善焊

13、縫的組織以及夾雜物的形態(tài)和分布，從而提高焊縫的韌性。圖3-24藥皮中釔的加入量對(duì)焊縫韌性的影響20921-3A3.1.4焊縫組織和性能的控制2.工藝方面的控制(1) 焊接工藝優(yōu)化1) 工藝參數(shù)調(diào)整。2) 采用多層焊接。(2) 振動(dòng)結(jié)晶與錘擊處理1) 振動(dòng)結(jié)晶。圖3-25電磁振動(dòng)對(duì)鐵素體不銹鋼焊縫組織的影響a) 無(wú)電磁振動(dòng)b) 有電磁振動(dòng)20921-3A3.1.4焊縫組織和性能的控制2) 錘擊處理。(3) 焊后熱處理1) 跟蹤熱處理。2) 整體或局部熱處理。20921-3A3.2焊接熱影響區(qū)焊接熱影響區(qū)是焊接接頭的重要組成部分，是焊縫兩側(cè)未經(jīng)過(guò)熔化但組織和性能發(fā)生變化的區(qū)域。由于焊接熱影響區(qū)不同

14、部位所受熱作用的不一致性，造成其內(nèi)部組織和性能的分布極不均勻，以致可能使其成為焊接接頭的最薄弱環(huán)節(jié)。因此，研究熱影響區(qū)在焊接熱循環(huán)作用下組織和性能的變化規(guī)律，對(duì)于解決焊接問(wèn)題、提高焊接質(zhì)量具有十分重要的意義。20921-3A3.2.1焊接熱影響區(qū)的組織轉(zhuǎn)變特點(diǎn)1.焊接加熱過(guò)程的組織轉(zhuǎn)變特點(diǎn)(1) 組織轉(zhuǎn)變向高溫推移由于焊接加熱速度快，導(dǎo)致鋼鐵材料的相變溫度Ac1和Ac3升高。(2) 奧氏體均質(zhì)化程度降低、部分晶粒嚴(yán)重長(zhǎng)大奧氏體均質(zhì)化過(guò)程也是擴(kuò)散過(guò)程，由于焊接加熱速度快，高溫停留時(shí)間短，不利于擴(kuò)散過(guò)程的進(jìn)行，因而使奧氏體均質(zhì)化程度降低。20921-3A3.2.1焊接熱影響區(qū)的組織轉(zhuǎn)變特點(diǎn)表3-3

15、加熱速度對(duì)相變溫度A和A的影響鋼材牌號(hào)相變溫度/加熱速度/(/s)平衡狀態(tài)6840502503001400170045鋼A730770775790840A770820835860950A-A4050607011040CrA740735750770840A780775800850940A-A4040508010023MnA735750770785830A830810850890940A-A95608010511020921-3A表3-3加熱速度對(duì)相變溫度A和A的影響30CrMnSiA740740775825920A820790835890980A-A805060656018Cr2WVA71080

16、08609301000A81086093010201120 A-A10060709012020921-3A3.2.1焊接熱影響區(qū)的組織轉(zhuǎn)變特點(diǎn)2.焊接冷卻過(guò)程的組織轉(zhuǎn)變特點(diǎn)(1) 組織轉(zhuǎn)變向低溫推移、可形成非平衡組織在奧氏體均質(zhì)化程度相同的情況下，隨著焊接冷卻速度的加快，鋼鐵材料的相變溫度Ac1、Ac3以及Acm均降低。(2) 馬氏體轉(zhuǎn)變臨界冷速發(fā)生變化在焊接熱循環(huán)的作用下，熔合線附近的晶粒因過(guò)熱而粗化，增加了奧氏體的穩(wěn)定性，使淬硬傾向增大；另一方面，鋼中的碳化物由于加熱速度快、高溫停留時(shí)間短而不能充分溶解在奧氏體中，降低了奧氏體的穩(wěn)定性，使淬硬傾向降低。3.熱影響區(qū)組織的確定方法20921-

17、3A3.2.1焊接熱影響區(qū)的組織轉(zhuǎn)變特點(diǎn)圖3-26熱循環(huán)參數(shù)對(duì)CCT曲線的影響a) 的影響b) 的影響20921-3A3.2.1焊接熱影響區(qū)的組織轉(zhuǎn)變特點(diǎn)圖3-27焊條電弧焊的線算圖20921-3A3.2.1焊接熱影響區(qū)的組織轉(zhuǎn)變特點(diǎn)圖3-28Q345(16Mn)鋼的CCT圖及對(duì)組織和硬度的影響a) CCT圖b) 對(duì)組織的影響c) 對(duì)硬度的影響20921-3A3.2.2焊接熱影響區(qū)的組織特征1.不易淬火鋼熱影響區(qū)的組織分布20921-3A3.2.2焊接熱影響區(qū)的組織特征表3-4焊接方法對(duì)焊接熱影響區(qū)各區(qū)尺寸的影響焊接方法各區(qū)平均寬度/mm熱影響區(qū)總寬/mm過(guò)熱區(qū)完全重結(jié)晶區(qū)不完全重結(jié)晶區(qū)焊條電

18、弧焊2230152522306085埋弧自動(dòng)焊0812081707102340電渣焊182057232530氧乙炔焊214227電子束焊00507520921-3A3.2.2焊接熱影響區(qū)的組織特征圖3-29冷軋態(tài)不易淬火鋼焊接熱影響區(qū)的組織分布及其溫度區(qū)間過(guò)熱區(qū)完全重結(jié)晶區(qū)不完全重結(jié)晶區(qū)再結(jié)晶區(qū)母材20921-3A3.2.2焊接熱影響區(qū)的組織特征(1) 過(guò)熱區(qū)過(guò)熱區(qū)又稱粗晶區(qū)，其緊鄰熔合區(qū)，峰值溫度范圍從晶粒急劇長(zhǎng)大的溫度一直到固相線的溫度。圖3-30Q235A鋼焊接熱影響區(qū)及母材的組織特征a) 過(guò)熱區(qū)b) 完全重結(jié)晶區(qū)c) 不完全重結(jié)晶區(qū)d) 母材20921-3A3.2.2焊接熱影響區(qū)的組織

19、特征(2) 完全重結(jié)晶區(qū)完全重結(jié)晶區(qū)又稱正火區(qū)或細(xì)晶區(qū)，其峰值溫度范圍從Ac3一直到晶粒急劇長(zhǎng)大的溫度。(3) 不完全重結(jié)晶區(qū)不完全重結(jié)晶區(qū)又稱部分相變區(qū)或不完全正火區(qū)，其峰值溫度介于Ac1Ac3之間。(4) 再結(jié)晶區(qū)焊前經(jīng)過(guò)冷作硬化的鋼板，在峰值溫度介于500Ac1之間的熱影響區(qū)中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)明顯的再結(jié)晶區(qū)，其組織特征為等軸晶粒。2.易淬火鋼熱影響區(qū)的組織分布20921-3A3.2.2焊接熱影響區(qū)的組織特征圖3-31不同類型鋼材焊接熱影響區(qū)的組織分布過(guò)熱區(qū)完全重結(jié)晶區(qū)不完全重結(jié)晶區(qū)完全淬火區(qū)不完全淬火區(qū)回火區(qū)20921-3A3.2.2焊接熱影響區(qū)的組織特征(1) 完全淬火區(qū)完全淬火區(qū)是指焊接熱

20、影響區(qū)中峰值溫度達(dá)到Ac3以上的區(qū)域，它包括了相當(dāng)于不易淬火鋼的過(guò)熱區(qū)和正火區(qū)兩部分。圖3-3212Cr2MoWVTiB鋼焊接熱影響區(qū)及母材的組織特征a) 過(guò)熱區(qū)(粗大馬氏體)b) 正火區(qū)(細(xì)小馬氏體+少量粒狀貝氏體)c) 不完全淬火區(qū)(鐵素體+馬氏體+粒狀貝氏體+少量鐵素體-碳化物)d) 母材(鐵素體-碳化物)20921-3A3.2.2焊接熱影響區(qū)的組織特征(2) 不完全淬火區(qū)不完全淬火區(qū)是指焊接熱影響區(qū)中峰值溫度處于Ac1Ac3之間的區(qū)域，它相當(dāng)于不易淬火鋼的不完全重結(jié)晶區(qū)。(3) 回火區(qū)焊前處于調(diào)質(zhì)狀態(tài)的母材，熱影響區(qū)中除了具有以上兩個(gè)特征區(qū)外，還明顯存在一個(gè)回火區(qū)，其峰值溫度低于Ac1

21、但高于原來(lái)調(diào)質(zhì)處理的回火溫度。20921-3A3.2.3焊接熱影響區(qū)的性能1.焊接熱影響區(qū)的性能分布(1) 硬度的分布焊接熱影響區(qū)的硬度實(shí)質(zhì)是焊接影響區(qū)微觀組織的反映，是評(píng)價(jià)鋼種淬硬傾向的重要指標(biāo)。20921-3A3.2.3焊接熱影響區(qū)的性能表3-5低合金鋼焊接熱影響區(qū)中過(guò)熱區(qū)微觀組織對(duì)硬度的影響微觀組織的體積分?jǐn)?shù)(%)硬度HV鐵素體珠光體貝氏體馬氏體10783021210702929800198138400010039320921-3A3.2.3焊接熱影響區(qū)的性能1) 最高硬度。圖3-33不同鋼種焊接熱影響區(qū)的硬度分布a) 不易淬火的20Mn鋼b) 易淬火的調(diào)質(zhì)鋼20921-3A3.2.3焊

22、接熱影響區(qū)的性能2) 最低硬度。20921-3A3.2.3焊接熱影響區(qū)的性能表3-6不同強(qiáng)度級(jí)別的鋼種所允許的最高硬度日本鋼種相當(dāng)于國(guó)產(chǎn)鋼種強(qiáng)度/MPa最高硬度HV調(diào)質(zhì)非調(diào)質(zhì)正火HW36Q345(16Mn)353520637390HW40Q390(15MnV)392559676400HW45Q420(15MnVN)441588706410380HW5014MnMoV490608725420390HW5618MnMoNb549668804420HW6312Ni3CrMoV617706843435HW7014MnMoNbB68678493145020921-3A表3-6不同強(qiáng)度級(jí)別的鋼種所允許的最

23、高硬度HW8014Ni2CrMoMnVCuB7848621030470HW9014Ni2CrMoMnVCuN882961112748020921-3A3.2.3焊接熱影響區(qū)的性能(2) 力學(xué)性能的分布焊接熱影響區(qū)最基本的力學(xué)性能就是強(qiáng)度和塑性，由于熱影響區(qū)上微觀組織的分布是不均勻的，因而強(qiáng)度和塑性的分布也是不均勻的，甚至在某些部位出現(xiàn)遠(yuǎn)低于被焊母材的情況，從而使焊接熱影響區(qū)成為整個(gè)接頭的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。1) 不易淬火鋼熱影響區(qū)的力學(xué)性能。圖3-34Q345(16Mn)鋼焊接熱影響區(qū)的力學(xué)性能a) 各區(qū)力學(xué)性能的分布b) 冷卻速度對(duì)過(guò)熱區(qū)性能的影響20921-3A3.2.3焊接熱影響區(qū)的性能2)

24、易淬火鋼熱影響區(qū)的力學(xué)性能。圖3-3530CrMnSiA鋼焊接熱影響區(qū)的強(qiáng)度分布20921-3A3.2.3焊接熱影響區(qū)的性能2.焊接熱影響區(qū)的脆化圖3-36碳錳鋼焊接熱影響區(qū)的韌性分布過(guò)熱區(qū)完全重結(jié)晶區(qū)不完全重結(jié)晶區(qū)藍(lán)脆區(qū)20921-3A3.2.3焊接熱影響區(qū)的性能(1) 粗晶脆化粗晶脆化是指焊接熱影響區(qū)因晶粒粗大而發(fā)生韌性降低的現(xiàn)象。(2) 組織脆化組織脆化是指焊接熱影響區(qū)因形成脆硬組織而引起韌性降低的現(xiàn)象，具體包括片狀馬氏體脆化和M-A組元脆化。1) 片狀馬氏體脆化。2) M-A組元脆化。圖3-37過(guò)熱區(qū)脆性轉(zhuǎn)變溫度V、M-A組元數(shù)量與之間的關(guān)系a) V與M-A組元數(shù)量的關(guān)系b) M-A組

25、元數(shù)量與的關(guān)系20921-3A3.2.3焊接熱影響區(qū)的性能圖3-38焊接熱輸入E對(duì)過(guò)熱區(qū)組織及脆性轉(zhuǎn)變溫度V的影響20921-3A3.2.3焊接熱影響區(qū)的性能(3) 時(shí)效脆化時(shí)效脆化是指焊接熱影響區(qū)在Ac1以下的一定溫度范圍內(nèi)經(jīng)一定時(shí)間的時(shí)效后，因出現(xiàn)碳、氮原子的聚集或析出碳、氮的化合物沉淀相而發(fā)生的脆化現(xiàn)象，其具體包括熱應(yīng)變時(shí)效脆化和相析出時(shí)效脆化。1) 熱應(yīng)變時(shí)效脆化。2) 相析出時(shí)效脆化。20921-3A3.2.3焊接熱影響區(qū)的性能表3-7低合金鋼中常見(jiàn)的沉淀相類型尺寸/nm析出部位析出難易TiN10相內(nèi)難NbC、TiC、BC100晶界及亞結(jié)構(gòu)易NbC、TiC100形變誘發(fā)晶界易NbC、

26、TiC、V(CN)10/相界易NbC、TiC、V(CN)10相內(nèi)難20921-3A3.3熔合區(qū)熔合區(qū)是介于焊縫與熱影響區(qū)之間的相當(dāng)窄小的過(guò)渡區(qū)，是由部分熔化的母材和部分未熔化的母材所組成的區(qū)域。其化學(xué)成分、微觀組織和力學(xué)性能極不均勻，常常是熱裂紋、冷裂紋及脆性相的發(fā)源地，從而成為焊接接頭的最薄弱環(huán)節(jié)。20921-3A3.3.1熔合區(qū)的邊界1.熔合區(qū)的理論邊界2.熔合區(qū)的實(shí)際邊界圖3-39熔合區(qū)的邊界示意圖a) 理論邊界b) 實(shí)際邊界1焊縫2熔合區(qū)3熱影響區(qū)TML理論熔化線TNL理論不熔化線PML實(shí)際熔化線PNL實(shí)際不熔化線20921-3A3.3.2熔合區(qū)的形成機(jī)理圖3-40用于說(shuō)明液相形成機(jī)理的共晶合金相圖20921-3A3.3.2熔合區(qū)的形成機(jī)理1.液相的形成方式(1) +AxBy共晶的直接熔化對(duì)于成分為C1的合金來(lái)講，在其原始的相晶界處可能含有+AxBy離異共晶；而成分為C2的合金，其主要組成物為相和+AxBy共晶。(2) 與AxBy發(fā)生共晶反應(yīng)而熔化無(wú)論是成分為C1的合金，還是成分為C2的合金，其內(nèi)一般都含有大量的相和一定量的AxBy中間相。(3) 相的直接熔化對(duì)于成分為C1的合金來(lái)講，當(dāng)焊前處于固溶加淬火的狀態(tài)時(shí)，其內(nèi)既沒(méi)有AxBy中間相，也沒(méi)有+AxBy共晶。20921-3A3.3.2熔合區(qū)的形成機(jī)理(4) 偏析引起的直接熔化在一些合金