(講課)低碳鋼熔化焊焊接接頭組織分析ppt課件

1、 思索題 1 簡述焊接接頭中的熱影響區(qū)中的5個(gè)區(qū)域稱號(hào)。 2 簡述焊縫、熱影響區(qū)及母材的各種典型結(jié)晶形狀。 3 簡述低碳鋼焊接接頭各區(qū)域的組織變化及其機(jī)械性能。 4 簡述影響焊接熱影響區(qū)大小的幾個(gè)方面。 5 比較手工電弧焊與氣焊兩種不同的工藝對接頭組織與性能的影響。低碳鋼熔化焊焊接接頭組織分析 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、察看焊接接頭的宏觀組織及焊接缺陷2、察看焊縫、熱影響區(qū)及母材的各種典型結(jié)晶形 態(tài)3、掌握低碳鋼焊接接頭各區(qū)域的組織變化4、測定在不同的焊接工藝下熱影響區(qū)的寬度二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及資料1、金相顯微鏡、10倍放大鏡2、有關(guān)金相圖譜3、Q鋼手弧焊及氣焊接頭宏觀組織試樣及顯微試樣三、實(shí)驗(yàn)概述 在焊接過

2、程中，由于焊接接頭各部分經(jīng)受了不同的熱循環(huán)，因此所得組織各異。組織的不同，導(dǎo)致機(jī)械性能的變化。對焊接接頭進(jìn)展金相組織分析，是對接頭機(jī)械性能鑒定的不可短少的環(huán)節(jié)。 焊接接頭的金相分析包括宏觀分析和顯微分析兩個(gè)方面。宏觀分析觀察與分析焊縫成型、焊縫金屬結(jié)晶方向和宏觀缺陷等。顯微分析借助于放大100倍以上的光學(xué)金相顯微鏡或電子顯微鏡進(jìn)行觀察，分析焊縫的結(jié)晶形態(tài)，焊接熱影響區(qū)金屬的組織變化，焊接接頭的微觀缺陷等。 焊接接頭由焊縫金屬和焊接熱影響區(qū)金屬組成。焊縫金屬的結(jié)晶形狀及焊接熱影響區(qū)的組織變化不僅與焊接熱循環(huán)有關(guān)，而且與所用的焊接資料和被焊資料有親密關(guān)系。三、實(shí)驗(yàn)概述三、實(shí)驗(yàn)概述 熔化焊是經(jīng)過加熱

3、使被焊金屬的聯(lián)接處到達(dá)熔化形狀，焊縫金屬凝固后實(shí)現(xiàn)金屬的焊接。聯(lián)接處的母材和焊縫金屬具有交互結(jié)晶的特征，右圖為母材和焊縫金屬交互結(jié)晶的表示圖。 由圖可見，焊縫金屬與聯(lián)接處母材具有共同的晶粒，即熔池金屬的結(jié)晶是從熔合區(qū)母材的半熔化晶粒上開場向焊縫中心生長的。這種結(jié)晶方式稱為交互結(jié)晶或聯(lián)生結(jié)晶。 焊縫金屬的交互結(jié)晶表示圖 母材焊縫熔合線熱影響區(qū)一不易淬火鋼焊接熱影響區(qū)金屬的組織變化 不易淬火鋼包括低碳鋼，16Mn、15MnTi、15MnV等低合金鋼。現(xiàn)以20號(hào)鋼為例，根據(jù)其焊接熱影響區(qū)金屬的組織特征，可以分為5個(gè)區(qū)域，如右圖所示。一不易淬火鋼焊接熱影響區(qū)金屬的組織變化 以下圖左為焊縫，以下圖右為母

4、材過熱區(qū)。片狀與塊狀先共析鐵素體沿過熱區(qū)粗大奧氏體晶界析出，晶內(nèi)有大量魏氏組織鐵素體與一定量粒狀貝氏體，基體為珠光體黑色與灰暗色一不易淬火鋼焊接熱影響區(qū)金屬的組織變化 1、熔合區(qū) 緊鄰焊縫的母材與焊縫交界處的金屬稱為熔合區(qū)或半熔合區(qū)。焊接時(shí)，該區(qū)金屬處于部分熔化形狀，加熱溫度在固液相溫度區(qū)間約01450。在普通熔化焊的情況下，此區(qū)僅有23個(gè)晶粒的寬度，甚至在低倍顯微鏡下也難以識(shí)別。但是，它對焊接接頭的強(qiáng)度、塑性都有很大影響，如右圖所示。熔合區(qū)組織圖一不易淬火鋼焊接熱影響區(qū)金屬的組織變化 2、過熱區(qū) 該區(qū)的加熱溫度范圍為11000。由于受熱溫度很高，使奧氏體晶粒發(fā)生嚴(yán)重的長大景象，冷卻后得到晶粒

5、粗大的過熱組織，故稱為過熱區(qū)。此區(qū)的塑性差，韌性低，硬度高。其組織為粗大的鐵素體和珠光體。在有的情況下，如氣焊或?qū)釛l件較差時(shí)，甚至可獲得魏氏體組織。因此，焊接鋼度較大的構(gòu)造時(shí)，常在過熱區(qū)產(chǎn)生裂紋，過熱區(qū)的顯微組織如下圖。過熱區(qū)組織圖一不易淬火鋼焊接熱影響區(qū)金屬的組織變化 3、正火區(qū)重結(jié)晶區(qū) 該區(qū)加熱溫度在Ac31100之間。在加熱過程中，鐵素體和珠光體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，即產(chǎn)生金屬的重結(jié)晶景象。由于加熱溫度稍高于Ac3，奧氏體晶粒尚未長大，冷卻后獲得均勻而細(xì)小的鐵素體和珠光體，相當(dāng)于熱處置時(shí)的正火組織，故又稱為正火區(qū)或相變重結(jié)晶區(qū)。該區(qū)的組織比退火或軋制形狀的母材組織細(xì)小，因此，該區(qū)是熱影響區(qū)

6、中組織和性能最好的區(qū)域，如下圖。正火區(qū)組織圖一不易淬火鋼焊接熱影響區(qū)金屬的組織變化 4、部分相變區(qū)不完全重結(jié)晶區(qū) 焊接時(shí)，加熱溫度在Ac1Ac3之間約750900的金屬區(qū)域?yàn)椴煌耆亟Y(jié)晶區(qū)。當(dāng)?shù)吞间摰募訜釡囟瘸紸c1時(shí)，珠光體先轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。溫度進(jìn)一步升高時(shí)，部分鐵素體逐漸溶解于奧氏體中，溫度越高，溶解的越多，直到Ac3時(shí)，鐵素體將全部溶解在奧氏體中。焊后冷卻時(shí)，又從奧氏體中析出細(xì)小的鐵素體，不斷冷卻到Ar1時(shí)，剩余的奧氏體就轉(zhuǎn)變?yōu)楣参鼋M織珠光體。由此可看出，此區(qū)只需一部分組織發(fā)生了相變重結(jié)晶過程，而一直未溶入奧氏體的鐵素體，在加熱時(shí)會(huì)發(fā)生長大，變成較粗大的鐵素體組織，因此，該區(qū)域金屬的組織

7、是不均勻的，晶粒大小也不一致，一部分是經(jīng)過重結(jié)晶的晶粒細(xì)小的鐵素體和珠光體，另一部分是粗大的鐵素體，如下圖。由于組織不均勻，因此機(jī)械性能也不均勻。部分相變區(qū)組織圖一不易淬火鋼焊接熱影響區(qū)金屬的組織變化 5、母材再結(jié)晶區(qū) 當(dāng)母材為熱軋形狀供應(yīng)的鋼材時(shí)，那么該區(qū)組織仍保管原始的帶狀組織特征，如下圖。母材(再結(jié)晶區(qū))組織圖 以上是焊接熱影響區(qū)中主要的組織變化區(qū)段，其中以熔合區(qū)和過熱區(qū)對焊接接頭組織性能的不利要素最為顯著，因此，在焊接過程中應(yīng)盡能夠減少熱影響區(qū)的寬度。 焊接熱影響區(qū)的大小遭到許多方面的影響，不同的焊接方法、焊接板厚、焊后冷卻速度等都會(huì)使熱影響區(qū)的尺寸發(fā)生變化。下表是用不同的焊接方法焊接

8、低碳鋼時(shí)焊接熱影響區(qū)的平均尺寸。不同的焊接方法焊接低碳鋼時(shí)的焊接熱影響區(qū)平均尺寸焊接方法各區(qū)平均尺寸總寬（mm過熱區(qū)正火區(qū)部分相變區(qū)手弧焊2.23.01.52.52.23.06.08.5埋弧自動(dòng)焊0.81.20.81.70.71.02.34.0電渣焊18205.07.02.03.02530氣焊214.02.027.0真空電子束焊0.050.75二微觀試樣9294三宏觀試樣 9193四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、實(shí)驗(yàn)前，先仔細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)指點(diǎn)書的內(nèi)容，并明確本次實(shí)驗(yàn)的目的和要求。2、察看并畫出焊接接頭的宏觀組織表示圖，察看焊接缺陷形狀及部位。3、察看并畫出焊接接頭各個(gè)區(qū)域典型組織表示圖4、丈量熱影響區(qū)寬度手弧焊及氣焊5、正確地運(yùn)用金相顯微鏡五、實(shí)驗(yàn)步驟1).將顯微鏡的光源與6伏的變壓器接通，把變壓器與220伏電源接通，并翻開開關(guān)。2). 根據(jù)放大倍數(shù)選擇適當(dāng)?shù)奈镧R和目鏡，用物鏡轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)到固定位置。3). 把樣品放在載物臺(tái)上，使察看面向下。轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)手輪，使載物臺(tái)下降，在看到物體的象時(shí)，再轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)焦手輪，直到圖象明晰。4). 載物臺(tái)在程度面上作一定范圍內(nèi)的十字定向挪動(dòng)。用于選擇視域。察看試樣時(shí)從焊縫向熱影響區(qū)逐漸察看。5). 調(diào)理孔徑光欄至適宜位置，得到亮而均勻