焊縫金屬的組織與性能

1、第一節(jié)焊縫金屬的組織與性能一、焊縫熔池的一次結(jié)晶焊縫一次結(jié)晶的特點(diǎn)焊縫熔池的結(jié)晶都經(jīng)過(guò)晶核生成和長(zhǎng)大的過(guò)程。有如下特征：（1）焊縫熔池小，冷卻速度快；（2）焊縫熔池中的液態(tài)金屬處于過(guò)熱狀態(tài)；（3）焊縫熔池金屬是在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下結(jié)晶；焊縫熔池一次結(jié)晶組織的特征：是從熔合線未完全熔化的晶粒上開(kāi)始，沿著垂直熔合線的方向，向與散熱方向禁止反的方向長(zhǎng)大，形成柱狀晶。1. 焊縫熔池一次結(jié)晶的組織性能由液態(tài)凝固后所得到的組織是一次組織，而在室溫顯微鏡下所觀察到的焊縫組織都是二次組織。要觀察一次組織時(shí)，必須用特殊的浸蝕方法才能將它顯示出來(lái)。焊縫對(duì)一次結(jié)晶時(shí)性能的影響是很吸顯的。粗大的柱狀晶不但降低焊縫的溫度，而且

2、還降低焊縫的韌性。此外，焊縫的一次結(jié)晶形態(tài)還對(duì)產(chǎn)生裂紋、氣孔、夾渣、腐蝕都有很大的影響。2. 焊縫中的偏析焊接過(guò)程中，由于冷卻速度過(guò)快，焊縫熔池在結(jié)晶時(shí)，其化學(xué)成分還來(lái)不及擴(kuò)散均勻就已凝固，出現(xiàn)偏差；此外，還有一些非金屬夾雜物，因來(lái)不及浮出熔池表面殘存在在焊縫內(nèi)也形成偏差。焊縫中的偏差，常常是力學(xué)性能最薄弱的地帶。焊縫中的偏析分3種顯微偏析：焊縫熔池在結(jié)晶過(guò)程中，先結(jié)晶的固相比較純，后結(jié)晶的固相含合金元素和雜質(zhì)略高，最后結(jié)晶的固相含合金元素和雜質(zhì)最高。影響顯微偏析的主要因素是金屬的化學(xué)成分。1) 區(qū)域偏析：焊縫熔池在結(jié)晶時(shí)隨著電弧向前移動(dòng)，熔池中的柱狀晶也在不斷的推移和大，此時(shí)會(huì)把未凝固的合金

3、成分和雜質(zhì)推向焊縫熔池中心，使中心的雜質(zhì)濃度逐漸升高形成區(qū)域偏析。2) 層狀偏析：在焊縫斷面上，不同分層的化學(xué)成分分布不均勻的現(xiàn)象為層狀偏析焊縫熔池結(jié)晶時(shí)，在結(jié)晶前沿的液體金屬中，熔質(zhì)的濃度較高，同時(shí)也集結(jié)一些雜質(zhì)，當(dāng)冷卻速度較慢時(shí)，這一層的濃度較高的熔質(zhì)和雜質(zhì)可以通過(guò)擴(kuò)散來(lái)減輕偏析的程度；當(dāng)泠卻速度較快時(shí)，濃度較高的熔質(zhì)和雜質(zhì)還沒(méi)來(lái)不及“均勻化”就已凝固，使這個(gè)區(qū)域形成層狀偏析。二、焊縫金屬的二次結(jié)晶二次結(jié)晶的組織焊縫熔池金屬一次結(jié)晶結(jié)束后，熔池金屬將轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w焊縫。隨高溫的焊縫金屬被逐漸冷卻到室溫，焊縫金屬組織將進(jìn)一步發(fā)生轉(zhuǎn)變，這種組織變化的過(guò)程為焊縫金屬的二次結(jié)晶。2）二次結(jié)晶組織的性能

4、1）從塑性、韌性看出，奧氏體組織在溫度下降的時(shí)候，沒(méi)有明顯的脆性轉(zhuǎn)變現(xiàn)象，塑性、韌性、比其它組織好；鐵素體加珠光體組織次之；珠光體組織的強(qiáng)度比鐵素體組織高，塑性，韌性比鐵素體組織低；下貝氏體組織既具有較高的強(qiáng)度，又有較好的韌性；粒狀氏體組織的強(qiáng)度較低，但韌性較好，上氏體組織韌性最差；高碳馬氏體則既有相當(dāng)好的強(qiáng)度，又有相當(dāng)好的塑性和韌性。2）從抗裂性能看：鐵素體組織加珠光體組織和奧氏體組織的抗裂性能較好；奧氏體組織加少量鐵素體組織的雙相組織抗裂性能比單相奧氏體組織更好；貝氏體組織、貝氏體組織加馬氏體組織則對(duì)冷裂紋的敏感性最大。3）焊縫金屬的二次結(jié)晶組織越均勻、越細(xì)，與粗大而不均勻的焊縫金屬二次相

5、比，其力學(xué)性能就越好。三、焊接熱影響區(qū)的組織與性能熱影響區(qū)：把焊接材料因受熱的影響（但沒(méi)有熔化），而發(fā)生金相組織力學(xué)性能變化的區(qū)域。焊接熱循環(huán)：是在焊接熱源的作用下，焊件上的某點(diǎn)溫度隨時(shí)間變化(即溫度由低到高，達(dá)到最高值后，又由高到低)的過(guò)程。焊接是一個(gè)不均勻加熱和冷卻的過(guò)程，從而使焊接熱影響區(qū)形成一個(gè)不均勻的組織和性能，產(chǎn)生復(fù)雜的應(yīng)力和應(yīng)變。由于母材的成分不同，在焊接熱影響區(qū)各點(diǎn)經(jīng)受的熱循環(huán)不同，使焊后熱影響區(qū)發(fā)生的組織和性能變化也不相同，主要有2種：1. 不易淬火鋼熱影響區(qū)組織；易淬火鋼熱影響區(qū)組織；2. 焊接熱影響區(qū)的性能(1) 硬度變化：熱影響區(qū)熔合線附近的硬度最高，而離深合線越遠(yuǎn)的地方就越接近被焊金屬基體的硬度。說(shuō)明熔合線附近金屬的塑性最差，是焊接的薄弱地帶。(2) 強(qiáng)度和塑性變化：在1200C左右的粗晶區(qū)，其硬度和強(qiáng)度都高于被