热影响区的组织与性能.ppt

热影响区的性能不易淬火钢常温力学性能 采用热模拟技术可测试热影响区金属力学性能； 热影响区力学性能分布是不均匀的； 冷却速度对性能影响较大。 力学性能的分布 冷却速度对过热区性能的影响 热影响区的性能淬火钢热影响区力学性能 热影响区力学性能分布不均（软化）； 成份、温度和冷速（焊接方法与参数）对性能影响较大。 30CrMnSiA钢焊接热影响区的强度分布 热影响区的性能脆化 脆化是指材料韧性急剧下降，由韧性转变为脆性的现象。脆性材料往往在只有少量变形时即发生断裂，而且断裂过程消耗的能量比韧性材料少很多。 热影响区的脆化有：粗晶脆化，组织脆化，时效脆化和氢脆等。 热影响区的脆化现象举例 过热区的粗晶脆化 加热温度为400-600℃的部位可能出现热应变时效脆化。 碳锰钢焊接热影响区韧性分布 热影响区的脆化粗晶脆化 粗晶脆化：由于晶粒严重粗化造成的脆化。晶粒尺寸越大，晶界结构越疏松，脆化越严重。 晶粒长大受多种因数影响：其中钢种的化学成分、加热温度和加热时间影响最大。 热影响区的脆化组织脆化 组织脆化：焊接热影响区出现脆性组织而造成的脆化。 根据被焊钢种和焊接时冷却条件不同，热影响区可出现的脆性组织：片状马氏体（易淬火钢）、M-A组元(低碳低合金钢)。 热影响区的脆化组织脆化 某些低合金钢发生组织转变过程中先析出含炭量很低的铁素体，并且逐渐扩大，而使炭大部分集富到被铁素体包围的岛状残余奥氏体中。连续冷却到400-350度时，残余奥氏体的碳溶度可达0.5-0.8%，随后这些高碳奥氏体可转变成高炭马氏体与残余奥氏体的混合物，即M-A组元 热影响区的脆化组织脆化 M-A组元中的马氏体属高碳马氏体； M-A组元边界的显微裂纹是H的储藏地； M-A组元只有在低碳低合金钢和中等冷却速度时才能产生 VTrs、与M-A组元数量的关系 M-A组元数量与t8/5的关系 热影响区的脆化时效脆化 焊接热影响区在Ac1以下的一定温度范围内，经一定时间的时效后，因出现碳、氮原子的聚集或析出碳、氮原子化合物沉淀相而发生的脆化现象。 时效脆化包括：相析出脆化和热应变时效脆化 热影响区的脆化时效脆化 某些合金固溶体组织，在焊接状态下处于非平衡状态。在时效或回火过程中，从非平衡固溶体中沿晶界析出碳化物、氮化物、金属间化合物和其它中间相。由于这些新相的析出而使热影响区脆化的现象叫相析出脆化。 当沉淀相以弥散而细小的质点分布于晶内时不增加脆性。 热影响区的脆化时效脆化 在钢材的焊接过程中，在热影响区上处于200~400℃温度范围内的区域，由于承受热应变而引起碳、氮原子向位错移动，经一定时间的聚集，在位错周围形成对位错产生钉扎作用的“柯氏”气团，从而造成该区域的脆化，即所谓的热应变时效脆化。 热影响区的脆化时效脆化 热应变时效脆化多发生在低碳钢和碳锰低合金钢的亚热影响区(蓝脆)。 在显微镜下看不出明显的组织变化。 主要是制造过程中各种加工(如下料、剪切、弯曲、气割或焊接热应力）所引起的局部塑性应变与焊接热循环的作用叠加而造成的。 焊前无应变状态比焊前有应变状态脆化弱； 有碳化物形成元素材料比无碳化物形成元素脆化弱。 焊接热影响区的性能软化 热影响区软化是指焊后其强度、硬度低于焊前母材的现象。 软化主要出现在：焊前经过调质处理的钢；具有沉淀强化的钢；弥散强化合金。 焊接热影响区的性能调质钢焊接时热影响区软化 钢经过淬火处理后，在回火过程中随回火温度提高，强度与硬度逐渐下降。 焊接条件下，如热影响区的加热温度超过了焊前回火温度，相当于提高了回火温度，强度必然比焊前低。 调质钢焊接时，热影响区温度位于A1-A3之间时会产生软化现象。 热影响区软化调质钢焊接时热影响区软化 热影响区软化热处理强化铝合金热影响区软化 过时效引起铝合金热影响区软化 铝合金时效过程如下： SS（过饱和固溶体）?G.P（Cu.Mg原子偏聚） ? S`（共格CuMgAl2） ? S（非共格CuMgAl2 ） 改善热影响区性能的途径 采用高韧性母材 焊后热处理 合理制订焊接工艺 热输入对过热区组织及脆性转变温度的影响 焊接热影响区组织转变及性能 热影响区的定义：焊接过程中，母材因受焊接热循环影响(但未熔化)而发生组织和力学性能变化的区域叫热影响区。 热影响区的形成与组织、性能特点 焊接过程中，在形成焊缝的同时，附近母材也经受了一次特殊热处理。 热过程不同，热影响区形成的组织和性能也不同。 热影响区的焊接热循环特点 不同位置的最高加热温度不同 加热温度高 热处理：AC3以上100-200℃，如45号钢AC3：770 ℃； 焊接近缝区：接近熔点，钢的熔点1350 ℃左右。 加热速度快 比热处理快几十倍甚至上百倍。 高温停留时间短 手工电