【實驗】合金結(jié)構(gòu)鋼焊接熱影響區(qū)的組織模擬

1、合金結(jié)構(gòu)鋼焊接熱影響區(qū)的組織模擬精選課件OutlineGleeble的歷史為什么要進行物理模擬?本次實驗的目的試驗原理及方法實驗儀器及材料實驗步驟精選課件Early HAZ simulator 精選課件The Gleeble 1500精選課件The Gleeble 2000精選課件The Gleeble 3500精選課件Gleeble 3500 Specifications Max. speed: 1,000mm/s Loading capacity: 10 metric tons in tension and compression Max. heating rate: 10,000C/se

2、c精選課件Why Physical Simulation ? Improve yields Reduce production costs Enhance material properties Develop new products and processes Refine existing products andprocesses精選課件 Physical Simulation 精選課件實驗的目的了解合金結(jié)構(gòu)鋼焊接熱影響區(qū)的分布特征；了解材料焊接熱循環(huán)的主要參數(shù)及計算數(shù)學模型。精選課件試驗原理及方法精選課件1. 利用Gleeble熱力動態(tài)模擬試驗進行焊接熱影響區(qū)組織模擬的相似原理焊接熱

3、影響區(qū)是指材料在焊接熱源的作用下，焊縫兩側(cè)因經(jīng)受熱循環(huán)和應力循環(huán)的作用，從而發(fā)生組織和性能變化的區(qū)域。熱循環(huán)是指焊接過程中隨熱源在焊件上的移動，焊件上某點經(jīng)歷的先加熱后冷卻的過程。相應地，熱循環(huán)的主要特征參數(shù)包括加熱速度、峰值溫度Tp、高溫停留時間tH和冷卻速度c。其中冷卻速度可以采用連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變發(fā)生時的溫度范圍800-500或800-300（因被焊材料不同而異）內(nèi)的冷卻時間t8/5或t8/3來表征。應力循環(huán)是指因受熱循環(huán)的作用，處于拘束狀態(tài)的焊件上的某點先后經(jīng)受壓應力和拉應力作用的過程。在熱循環(huán)作用下，因焊接熱影響區(qū)不同部位所經(jīng)受的峰值溫度不同（取決于該點與熱源或焊縫的距離），可以將其劃分為

4、依次排列的熔合區(qū)、粗晶區(qū)、完全重結(jié)晶區(qū)、不完全重結(jié)晶區(qū)和回火區(qū)，各個區(qū)域的組織具有不同的特征。應力循環(huán)的附加作用會使上述區(qū)域的組織在晶粒度和亞結(jié)構(gòu)上發(fā)生一定程度的偏差。 Gleeble-3500熱力動態(tài)模擬試驗機同時具備電阻加熱系統(tǒng)、液壓加載系統(tǒng)和高精度伺服反饋控制與信號動態(tài)采集系統(tǒng)。采用該試驗裝置在一定尺寸的小試樣上再現(xiàn)與實際焊接熱影響區(qū)某點幾乎完全相似的熱循環(huán)和應力循環(huán)，從而獲得與實際焊接熱影響區(qū)相近似的組織狀態(tài)。這就是焊接熱模擬試驗的基本原理。精選課件在進行焊接熱模擬試驗前，需了解所要模擬的部位的熱循環(huán)和應力循環(huán)曲線。焊接熱循環(huán)曲線可以采用實驗測定和傳熱學計算的方法得到。在Gleeble

5、3500系統(tǒng)的HAZ軟件包上已經(jīng)配備了相應的計算焊接熱循環(huán)曲線的F(s,d)Table實驗數(shù)學模型及Hannerz、Rosenthal、Rykalin-2D和Rykalin-3D等焊接傳熱學經(jīng)典公式，上述焊接熱循環(huán)的主要參數(shù)都包含在計算結(jié)果中。利用HAZ軟件包可以方便地編制焊接熱模擬試驗程序。應力循環(huán)曲線可以也采用實驗測定和彈塑性有限元計算的方法得到，但考慮到與熱循環(huán)相比，應力循環(huán)對焊接影響區(qū)組織的影響相對較小，因而在模擬試驗中，往往不考慮應力循環(huán)的作用。在焊接熱模擬試驗過程中，Gleeble3500系統(tǒng)按預先設(shè)置的焊接熱循環(huán)曲線將試樣進行加熱和冷卻，并動態(tài)實時記錄在熱電偶附近的溫度變化過程。

6、由于試樣是采用電阻熱進行加熱，并通過試樣兩端的夾具的熱傳導來進行散熱，因而在試樣上的溫度分布情況是：沿試樣的徑向，試樣表面與心部的溫度差別很小，可以近似地視為“等溫面”；沿試樣的軸向，試樣中心點的溫度最高，向兩端部溫度逐漸降低，在中心處的溫度梯度較小，存在一定長度的“均溫區(qū)”（均溫區(qū)的大小與采用的夾具和夾具之間的間距有關(guān)）。上述溫度分布特點使得試樣中部一定范圍內(nèi)的組織均勻。與實際焊接熱影響區(qū)中相應區(qū)域分布狹窄的特點相比，模擬試驗擴大了熱影響區(qū)中相應區(qū)域的范圍，便于進行組織分析和性能試驗。精選課件2. 焊接熱模擬試驗數(shù)據(jù)和試樣的處理方法在焊接熱模擬試驗過程中，Gleeble3500系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)是試樣上的實際溫度隨時間變化的曲線。在試驗結(jié)束后，該曲線可以通過Origin軟件加以處理，從曲線上可以直接讀取加熱峰值溫度Tp，加熱速度、高溫停留時間tH和冷卻速度c等熱循環(huán)的其它主要特征參數(shù)可以先通過在曲線上讀取相應的坐標值，然后加以簡單的計算獲取。 經(jīng)焊接熱循環(huán)模擬后，可以將試樣進一步加工成標準試樣，進行相關(guān)的性能試驗，也可以將試樣沿熱電偶所在的橫截面切開，按常規(guī)金相檢驗的方法對模擬焊接熱影響區(qū)的組