西安工大焊接冶金学基本原理-第3章-熔池凝固和焊缝固态相变.ppt

共需4学时;第3章熔池凝固和焊缝固态相变;

焊接热过程

焊接化学冶金过程

焊缝结晶及焊接组织

焊接热影响区的组织与性能

焊接裂纹;;;3.1熔池凝固;〔3〕熔池在运动状态下结晶

结晶前沿随热源同步运动，焊缝组织和外形规律性变化

液态金属受到力的搅拌运动，冶金反响充分;3.1.2熔池结晶的一般规律;;;关于θ：

θ取决于新相晶核与现成外表之间的外表张力，假设结构相似，外表张力越小,θ越小，湿润性越好，形核需要能量越小。

如果新相与母材属于同一物质，那么形核所需能量为0，即不需形核，直接长大。;2.熔池中晶核的长大;3.1.3熔池结晶速度和方向;ds

;焊接工艺参数与θ〔0~90°〕关系：(熔池半椭球体假设〕;结论：

〔1〕晶粒成长的平均线速度是变化的，在熔合线上最小，在焊缝中心最大，vc=0～v。

Ky=1，cosθ=0,θ=90°,Vc=0,说明熔合区上晶粒开始成长的瞬间，成长的方向垂直于熔合区，晶粒成长的平均线速度等于零。

Ky=0，cosθ=1,θ=0°,Vc=V,说明晶粒成长到接触X轴时，晶粒成长的平均线速度等于焊接速度，且方向一致。

〔2〕焊接工艺参数对晶粒成长方向和平均线速度均有影响。当焊接速度越大时，θ角越大，晶粒主轴的成长方向越垂直于焊缝的中心线；相反，当焊接速度小时，那么晶粒主轴的成长方向越弯曲。;3.1.4熔池结晶的形态;a)G0时的温度分布;2、固溶体合金的结晶形态;;;〔1〕平面结晶

产生条件：过冷度＝0，无成分过冷

特征：平面晶〔G正温度梯度很大时〕;(2)胞状结晶

产生条件：过冷度很小。

特征：断面六角形，细胞或蜂窝状。;〔3〕、胞状树枝结晶

产生条件：过冷度稍大。

特征：主干四周伸出短小二次横枝，纵向树枝晶断面胞状。;〔4〕、树枝状结晶

产生条件：过冷度进一步增大。

特征：主枝长，主枝向四周伸出二次横枝，并能得到很好的生长。;〔5〕、等轴晶

产生条件：过冷度大，温度梯度小。

特征：结晶前沿长出粗大树枝晶，液相内，可自发生核，形成自由长大的等轴树枝晶。;结晶形态主要决定于合金中的

溶质的浓度C0、

结晶速度R和

液相中温度梯度G

的综合作用。;等轴晶;4、焊接条件下的凝固〔结晶〕形态;〔2〕纯度的影响。;;3.1.5焊缝金属的化学成份不均匀性;2、区域偏析〔宏观偏析〕;3、层状偏析〔宏观偏析〕;由局部熔化的母材和局部未熔化的母材组成的窄小区域，化学成分、微观组织和力学性能不均匀，焊接接头最薄假设环节。

1、熔合区的形成

〔1〕理论〔平滑〕边界

母材上TSTTL

〔2〕实际〔参差不齐〕边界

热源不均匀及晶粒散热

不一致

熔合区or线？;2、熔合区的特征;〔2〕熔合区的化学成分不均匀，薄弱地带;线能量E=11.76kJ/cm结果

〔不同线能量下规律类似数值稍有差异〕;3.1熔池凝固

3.2焊缝固态相变

3.3焊缝中的气孔、夹杂

3.4焊缝性能的控制;3.2焊缝固态相变;过冷奥氏体的连续冷却转变图-即CCT曲线〔复习〕;焊缝金属连续冷却组织转变图〔简称WM-CCT图〕;;3.3焊缝中的气孔和夹杂;〔2〕气孔的类型

不同的分布方式，如内部的，外表的；单个的，密集的；

析出的，反响的；

按照产生气孔的气体种类，可分为氢气孔、氮气孔、CO气孔。;图电渣焊焊缝的内部气孔;a.氢气孔;b.CO气孔;2焊缝中的形成气孔的机理;;焊接熔池现成外表形核需要的能量：〔固、液、气三相〕;;〔2〕.气泡长大;气泡核脱离外表主要与气泡---液体金属---现成外表之间的外表张力有关。;影响上浮因素：1〕浸润角θ;2〕结晶速度;;3〕气泡上浮速度;3.影响生成气孔的因素及防治措施;3.3.2焊缝中的夹杂;3.4焊缝性能的控制〔获得强韧性好的焊缝〕;本章小结;思考题：