講課低碳鋼熔化焊焊接接頭組織

思考題

1簡述焊接接頭中的熱影響區(qū)中的5個(gè)區(qū)域名稱。2簡述焊縫、熱影響區(qū)及母材的各種典型結(jié)晶形態(tài)。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?、觀察焊接接頭的宏觀組織及焊接缺陷2、觀察焊縫、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)備及材料1、金相顯微鏡、10倍放大鏡2、有關(guān)金相圖譜3、Q２３５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

在焊接過程中，由于焊接接頭各部分經(jīng)受了不同的熱循環(huán)，因而所得組織各異。組織的不同，導(dǎo)致機(jī)械性能的變化。對焊接接頭進(jìn)行金相組織分析，是對接頭機(jī)械性能鑒定的不可缺少的環(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。

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)晶形態(tài)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)，而且與所用的焊接材料和被焊材料有密切關(guān)系。三、實(shí)驗(yàn)概述三、實(shí)驗(yàn)概述

熔化焊是通過加熱使被焊金屬的聯(lián)接處達(dá)到熔化狀態(tài)，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)晶的示意圖。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始向焊縫中心成長的。這種結(jié)晶形式稱為交互結(jié)晶或聯(lián)生結(jié)晶。

焊縫金屬的交互結(jié)晶示意圖

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?，F(xiàn)以20號鋼為例，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

下圖左為焊縫，下圖右為母材過熱區(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)金屬處于局部熔化狀態(tài)，加熱溫度在固液相溫度區(qū)間（約1350～1450℃）。在一般熔化焊的情況下，此區(qū)僅有2～3個(gè)晶粒的寬度，甚至在低倍顯微鏡下也難以辨認(rèn)。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1100～1350℃。由于受熱溫度很高，使奧氏體晶粒發(fā)生嚴(yán)重的長大現(xiàn)象，冷卻后得到晶粒粗大的過熱組織，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，焊接鋼度較大的結(jié)構(gòu)時(shí)，常在過熱區(qū)產(chǎn)生裂紋，過熱區(qū)的顯微組織如圖所示。過熱區(qū)組織圖（一）不不易淬火火鋼焊接接熱影響響區(qū)金屬屬的組織織變化3、正火火區(qū)（重重結(jié)晶區(qū)區(qū)）該區(qū)加熱熱溫度在在Ac3~1100℃℃之間。。在加熱熱過程中中，鐵素素體和珠珠光體全全部轉(zhuǎn)變變?yōu)閵W氏氏體，即即產(chǎn)生金金屬的重重結(jié)晶現(xiàn)現(xiàn)象。由由于加熱熱溫度稍稍高于Ac3，，奧氏體體晶粒尚尚未長大大，冷卻卻后獲得得均勻而而細(xì)小的的鐵素體體和珠光光體，相相當(dāng)于熱熱處理時(shí)時(shí)的正火火組織，，故又稱稱為正火火區(qū)或相相變重結(jié)結(jié)晶區(qū)。。該區(qū)的的組織比比退火（（或軋制制）狀態(tài)態(tài)的母材材組織細(xì)細(xì)小，因因此，該該區(qū)是熱熱影響區(qū)區(qū)中組織織和性能能最好的的區(qū)域，，如圖所所示。正火區(qū)組組織圖（一）不不易淬火火鋼焊接接熱影響響區(qū)金屬屬的組織織變化4、部分分相變區(qū)區(qū)（不完完全重結(jié)結(jié)晶區(qū)））焊接時(shí)，，加熱溫溫度在Ac1~Ac3之間（（約750～900℃℃）的金金屬區(qū)域域?yàn)椴煌晖耆亟Y(jié)結(jié)晶區(qū)。。當(dāng)?shù)吞继间摰募蛹訜釡囟榷瘸^Ac1時(shí)時(shí)，珠光光體先轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閵W奧氏體。。溫度進(jìn)進(jìn)一步升升高時(shí)，，部分鐵鐵素體逐逐步溶解解于奧氏氏體中，，溫度越越高，溶溶解的越越多，直直到Ac3時(shí)，，鐵素體體將全部部溶解在在奧氏體體中。焊焊后冷卻卻時(shí)，又又從奧氏氏體中析析出細(xì)小小的鐵素素體，一一直冷卻卻到Ar1時(shí)，，殘余的的奧氏體體就轉(zhuǎn)變變?yōu)楣参鑫鼋M織－－珠光體體。由此此可看出出，此區(qū)區(qū)只有一一部分組組織發(fā)生生了相變變重結(jié)晶晶過程，，而始終終未溶入入奧氏體體的鐵素素體，在在加熱時(shí)時(shí)會發(fā)生生長大，，變成較較粗大的的鐵素體體組織，，因此，，該區(qū)域域金屬的的組織是是不均勻勻的，晶晶粒大小小也不一一致，一一部分是是經(jīng)過重重結(jié)晶的的晶粒細(xì)細(xì)小的鐵鐵素體和和珠光體體，另一一部分是是粗大的的鐵素體體，如圖圖所示。。由于組組織不均均勻，因因而機(jī)械械性能也也不均勻勻。部分相變變區(qū)組織織圖（一）不不易淬火火鋼焊接接熱影響響區(qū)金屬屬的組織織變化5、母材材（再結(jié)結(jié)晶區(qū)））當(dāng)母材為為熱軋狀狀態(tài)供應(yīng)應(yīng)的鋼材材時(shí)，則則該區(qū)組組織仍保保留原始始的帶狀狀組織特特征，如如圖所示示。母材(再再結(jié)晶區(qū)區(qū))組織織圖以上是焊焊接熱影影響區(qū)中中主要的的組織變變化區(qū)段段，其中中以熔合合區(qū)和過過熱區(qū)對對焊接接接頭組織織性能的的不利因因素最為為顯著，，因此，，在焊接接過程中中應(yīng)盡可可能減少少熱影響響區(qū)的寬寬度。焊接熱影影響區(qū)的的大小受受到許多多方面的的影響，，不同的的焊接方方法、焊焊接板厚厚、焊后后冷卻速速度等都都會使熱熱影響區(qū)區(qū)的尺寸寸發(fā)生變變化。下下表是用用不同的的焊接方方法焊接接低碳鋼鋼時(shí)焊接接熱影響響區(qū)的平平均尺寸寸。不同的焊焊接方法法焊接低低碳鋼時(shí)時(shí)的焊接接熱影響響區(qū)平均均尺寸（二）微觀觀試樣9294（三）宏宏觀試樣樣9193四、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)內(nèi)容1、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)前，先先認(rèn)真閱閱讀實(shí)驗(yàn)驗(yàn)指導(dǎo)書書的內(nèi)容容，并明明確本次次實(shí)驗(yàn)的的目的和和要求。。2、觀察察并畫出出焊接接接頭的宏宏觀組織織示意圖圖，觀察察焊接缺缺陷形態(tài)態(tài)及部位位。3、觀察察并畫出出焊接接接頭各個(gè)個(gè)區(qū)域典典型組織織示意圖圖4、測量量熱影響響區(qū)寬度度（手弧弧焊及氣氣焊）5、正確確地使用用金相顯顯微鏡五、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)步驟1).將將顯微鏡鏡的光源源與6伏伏的變壓壓器接通通，把變變壓器與與220伏電源源接通，，并打開開開關(guān)。。2).根根據(jù)放放大倍數(shù)數(shù)選擇適適當(dāng)?shù)奈镂镧R和目目鏡，用用物鏡轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器將將其轉(zhuǎn)到到固定位位置。3).把把樣品品放在載載物臺上上，使觀觀察面向向下。轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)調(diào)手輪，，使載物物臺下降降，在看看到物體體的象時(shí)時(shí)，再轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)調(diào)焦手輪輪，直到到圖象清清晰。4).載載物物臺在水水平面上上作一定定范圍內(nèi)內(nèi)的十字字定向移移動(dòng)。用用于選擇擇視域。。觀察試試樣時(shí)從從焊縫向向熱影響響區(qū)逐步步觀察。。5).調(diào)調(diào)節(jié)孔孔徑光欄欄至合適適位置，，得到亮亮而均勻勻的照明明。6).調(diào)調(diào)節(jié)視視場光欄欄使圖象象與目鏡鏡視場大大小相等等，以獲獲得最佳佳質(zhì)量的的圖象。。六、注意意事項(xiàng)1、拿取取金相試試樣時(shí)，，不得用用手指觸觸摸試樣樣表面或或使試樣表表面受到到硬物擦擦傷，以以免使顯顯微組織織模糊，，影響觀察效效果。2、畫組組織圖時(shí)時(shí)，應(yīng)抓抓住組織織形態(tài)特特點(diǎn)，畫畫出典型型區(qū)域的組織織，注意意不要將將磨痕畫畫在圖上上。9、靜夜四四無鄰，，荒居舊舊業(yè)貧。。。12月-2212月-22Sunday,December25,202210、雨中黃黃葉樹，，燈下白白頭人。。。23:08:5623:08:5623:0812/25/202211:08:56PM11、以我獨(dú)沈久久，愧君相見見頻。。12月-2223:08:5623:08Dec-2225-Dec-2212、故人江海別別，幾度隔山山川。。23:08:5623:08:5623:08Sunday,December25,202213、乍見翻疑夢夢，相悲各問問年。。12月-2212月-2223:08:5623:08:56December25,202214、他鄉(xiāng)生白白發(fā)，舊國國見青山。。。25十二二月202211:08:56下下午23:08:5612月-2215、比不了得得就不比，，得不到的的就不要。。。。十二月2211:08下午12月-2223:08December25,202216、行動(dòng)出成成果，工作作出財(cái)富。。。2022/12/2523:08:5623:08:5625December202217、做前，能能夠環(huán)視四四周；做時(shí)時(shí)，你只能能或者最好好沿著以腳腳為起點(diǎn)的的射線向前前。。11:08:56下下午11:08下午23:08:5612月-229、沒沒有有失失敗敗，，只只有有暫暫時(shí)時(shí)停停止止成成功功??！。。12月月-2212月月-22Sunday,December25,202210、很很多多事事情情努努力力了了未未必必有有結(jié)結(jié)果果，，但但是是不不努努力力卻卻什什么么改改變變也也沒沒有有。。。。23:08:5623:08:5623:0812/25/202211:08:56PM11、成功就是日日復(fù)一日那一一點(diǎn)點(diǎn)小小努努力的積累。。。12月-2223:08:5623:08Dec-2225-Dec-2212、世間成事，，不求其絕對對圓滿，留一一份不足，可可得無限完美美。。23:08:5623:08:5623:08Sunday,December25,202213、不知香積寺寺，數(shù)里入云云峰。。12月-2212月-2223:08:5623:08:56December25,202214、意志志堅(jiān)強(qiáng)強(qiáng)的人人能把把世界界放在在手中中像泥泥塊一一樣任任意揉揉捏。。25十十二二月202211:08:56下下午午23:08:5612月月-2215、楚塞塞三湘湘接，，荊門門九派派通。。。。。十二月月2211:08下下午12月月-2223:08December25,202216、少年年十五五二十十時(shí)，，步行行奪得得胡馬馬騎。。。2022/12/2523:08:5623:08:5625December202217、空山山新雨雨后，，天氣氣晚來來秋。。。11:08:56下下午午11:08下下午23:08:5612月月-229、楊柳散和和風(fēng)，青山山澹吾慮。。。12月-2212月-22Sunday,December25,202210、閱讀一切切好書如同同和過去最最杰出的人人談話。23:08:5623:08:5623:0812/25/202211:08:56PM11、越是沒有有本領(lǐng)的就就越加自命命不凡。12月-2223:08:5623:08Dec-2225-Dec-2212、越是無無能的人人，越喜喜歡挑剔剔別人的