金相检验9-焊接件的金相检验
金相检验操作规程
金相检验操作规程1.试样金相试样面积小于400mm2,厚（高）度15-20mm为宜。
若试样面积过小，应经镶嵌后再进行磨制。
低倍组织酸侵试样厚度（高）度为20mm左右，酸侵低倍试样检测面应经过车加工或磨加工，表面粗糙度应不大于1.6μm。
试样检测面不得由油污及加工伤痕，必要时应预先清除。
试样的标识应清晰。
2.高倍检验操作规程2.1金相试样制备操作规程2.1.1金相试样的切取试样切取的方向、部位和数量，应根据有关技术条件的规定。
试样可用手锯、锯床或切割机等切取，必要时也可用气割法切取，但烧割边缘必须与正式试样保持相当距离，以去除热影响区。
取好的试样先在平面磨床或砂轮机上把检测面磨平，磨面上的磨痕应均匀一致。
磨样时应对试样进行冷却，以免金属组织受热发生变化。
2.1.2金相试样的磨制试样需经粗磨和细磨，粗磨用水磨砂纸，细磨用金相砂纸，应根据需要选择合适的砂纸及磨制道次。
磨样时须把前一道的磨痕磨去，方向与前一道的工序相垂直。
磨样时要防止试样磨面温度过高而使组织发生变化。
2.1.3金相试样的抛光常用的时机械抛光的方法，即把经过细磨的试样在抛光机上进行抛光。
抛光织物采取丝绒或绸布，抛光粉采用金刚砂。
抛光面光洁度要达到镜面，不允许有夹杂物拖尾、麻点、过热等现象，抛光后将试样清洗干净。
2.1.4金相试样化学侵蚀操作规程试样侵蚀前抛光面应保持干净，不得有油污或指痕，以免影响所显示组织的清晰度。
试样在盛有侵蚀剂的器皿中侵蚀，侵蚀时试样应轻微摆动，但不可擦伤抛光面。
应根据不同的需要选择侵蚀剂，并注意侵蚀适度。
侵蚀后试样应保持干燥（在酒精中浸泡、用电吹风吹干），以待观察。
配置侵蚀剂时遵照先加酒精或水、后加酸液的顺序。
侵蚀操作时要注意安全，防止酸液或酸雾对人体造成伤害。
2.2金相显微镜操作规程操作者在使用显微镜前，应仔细阅读显微镜的使用说明书，了解显微镜的功能及使用方法。
初学者操作显微镜应在专人指导下进行。
测试前应保持操作者的手及试样清洁干燥。
金相检验分析 金相分析
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第三章 金相检验技术及设备
亚共晶白口铸铁组织图（200×）
■ 室温组织为：Fe3CⅡ+ L’d +P 冶金材料学院
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第三章 金相检验技术及设备
（4）过共晶白口铸铁
■
含碳量大于4.3%而又小于6.69%的
白口铸铁称为过共晶白口铸铁，其显微组织
为一次渗碳体和莱氏体，如图所示.
组织分析：单相铁素体（F）浸蚀剂：4%硝酸酒精溶液
图中有的晶粒呈暗色，这是由于不同晶粒受腐蚀的程度不同造成的。
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第三章 金相检验技术及设备
3.2.8常见金相组织观察与分析
铁碳合金
共析组织(0.77%C,450X) 组织分析：片层状铁素体（F）+
碳体（Fe3C）A→F+ Fe3C 浸蚀剂：4%硝酸酒精溶液
“微电池”，具有负电位的一相成为阳极，被
迅速溶解而凹下；具有正电位的另一相为阴极，
保持原来的光滑平面。
试样表面的这种微观凹凸不平对光线的反
射程度不同，在显微镜下就能观察别各种不同
的组织及组成相。
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第三章 金相检验技术及设备
3.2.8常见金相组织观察与分析
工业纯铁
单相组织(0.008%C,450X)
第三章 金相检验技术及设备
（4）亚共晶白口铸铁
■
含碳量在2.11~4.3%之间的白口铸铁称为亚共晶白
口铸铁。
■ 在刚凝固后其组织为先共晶奥氏体和莱氏体，在随后的冷 却过程中，先共晶奥氏体要不断析出二次渗碳体，然后再 转变为珠光体，莱氏体中的奥氏体也要析出二次渗碳体， 再转变为珠光体。
金相检验9-焊接件的金相检验PPT课件
•33
（二）气孔
气泡在凝固时未能逸出而残留下来所形成的空穴
焊缝密集气孔
•34
（三）夹渣
残留在焊缝中的熔渣。可分为线状、孤立及其他型式三种
•35
（四）未熔合
在焊缝金属和母材之间或焊道金属之间未完全熔化结合的部 分。
可分为侧壁未熔合（图4011）、层间未熔合（图4012）、焊缝 根根部部未未熔熔合合(图4013)．
•2
④自然冷却，冷却速度快:
热处理可根据要求控制冷却速度或在冷却过程 中不同阶段进行保温,焊接时,局部加热、熔池的 体积小、自然条件下冷却,冷却速度快，平均冷却 速度约为l0～100℃／s。
⑤动态结晶：
熔池一般均随热源的移动而移动，同时焊条的 摆动，电弧的吹力，还会使熔池发生强烈的搅拌 作用。可见，是在运动状态下结晶的，因此焊缝 凝固时各处的最大温度梯度的方向不断地变化， 晶体长大的方向也随之而改变。
•20
•21
四、焊接接头的显微组织观察
• 焊缝金属 一次组织：铸态组织，熔化状态后经形核和长大
完成结晶的高温组织形态。 二次组织：固态相变组织，室温下的显微组织。
• 熔合线热影响区：熔合区，粗晶区（过热 区），细晶区（相变重结晶区），部分相 变区
• 母材区
•22
（一）焊缝的组织特征
1．连接长大
•10
4、基体组织分析（母材）
• a.鉴别材料中非金属夹杂物，显微裂纹的类 型，观察其形态和分布，测量其数量和大 小。
• b.鉴别被检件显微组织的组成，各种组织的 形貌、分布和数量，对晶粒度、带状组织 、非金属夹杂物、魏氏组织等。
• c.对异种钢焊接接头，焊缝两侧的母材及热 影响区均须检验。
金相判定标准
1概念和意义
金相指金属或合金的化学成分以及各种成分在合金内部的物理状态和化学状态；
金相试验（检验）的意义：合金的成分、加工工艺直接影响金属材料的内部组织、结构的变化，从而使机件的机械性能发生变化。
2我司常用的金相检验及其它的检验标准
1．原材料检验合格标准如下：
1）显微组织标准评级图进行比较,评级图谱来自GB/T13299-91，合格判定标准：小于等于3级为合格。
常见显微组织如下：
2）晶粒度标准评级图进行比较,评级图谱来自GB 6394-2002，合格判定标准：大于等于5级为合格。
评级图谱如下：
2．焊接金相检验
焊接工艺评定的金相检验合格标准如下：
1）形状缺陷：咬边（焊接接头不良）、焊瘤、熔穿。
2）孔穴（气孔和缩孔）；裂纹。
3）没有淬硬的马氏体组织及高合金钢网状析出物和网状组织
参考图片如下：
淬硬的马氏体组织网状析出物和网状组织编制审核批准/日期。
金相培训考试小测
1、20g中的（g）表示锅炉用钢板。
2、20G中的“G”表示锅炉用（无缝钢管）。
3、20R中的“R”表示容器用（钢板）。
4、Q345R表示（最小屈服强度为345N/mm2）的压力容器用钢。
5、18MnMoNbR中“R”表示压力容器用钢。
6、钢铁牌号中混合稀土元素用（RE）表示。
7、16MnDR,“DR”表示（低温容器用钢）。
8、12MnHP，（HP）表示焊接气瓶用钢。
9、st45.8/Ⅲ中“45.8”表示Rm的下限为45.8kgf/mm2 ，“Ⅲ”表示用于（高压、超高压锅炉用钢）。
10、12Cr1MoVG中“C”的含量为0.12%，“Cr”的含量为1%，“Mo”的含量为<1%,“V”的含量为<1%,“G”表示锅炉用无缝钢管。
11、碳素钢中含碳量（C％）小于（0.25%）为低碳钢。
12、碳素钢中含碳量（C％）在0.25％-0.60％之间为（中碳钢）。
13、碳素钢中含碳量（C％）大于（0.60%）称为高碳钢。
14、合金钢中合金元素总量小于（5%）时称为低合金钢。
15、合金钢中合金元素总量在（5％-10%）时，称为中合金钢。
16、合金钢中合金元素总量小于（10%）时，称为高合金钢。
17、奥氏体不锈钢用一个阿拉伯数字表示平均含碳量（千分之几），平均含碳量小于千分之一时，用（0）表示低碳不锈钢。
18、奥氏体不锈钢中含碳量不大于（0.03%）时，用“00”表示超低碳不锈钢。
19、一般优质钢中含硫量小于等于0.045%，含磷量小于等于（0.040%）。
20、高级优质钢中含硫量小于等于（0.020%），含磷量小于等于0.030%。
21、工程上使用的铁碳合金分为钢和铸铁两大类，它们的区别在于含碳量不同，含碳量小于（2.11%）称为钢。
22、Fe-Fe3C相图中有两条水平线是三相平衡线，说明（温度）和三个平衡相的成分是固定。
23、亚共析成分的铁碳合金室温平衡组织是（铁素体和珠光体）。
24、铁碳合金（共析转变）的产物为珠光体。
焊接件的金相检验
3
焊接件的金相检验—宏观检验
二、宏观检验
5
焊接件的金相检验—焊接区显微组织特征
三、焊接区显微组织特征 焊接区有焊缝、热影响区（包括熔合区）和母材三部分组成。 1.焊缝组织 焊缝从加热熔化后由高温冷到室温，中间经过两次组织转变： 第一次从液体转变为固体时的结晶过程，称为一次结晶； 第二次是当焊缝金属温度降低至相变时所发生的组织转变，称二次结晶。 焊缝的组织和性能除与化学成分有关外，还取决于这两次结晶情况。 1）焊缝一次结晶组织 （1）一次结晶的特点： ①一般焊接溶池较小，又被周围冷金属和环境介质所包围，所以溶池冷速快
焊接件的金相检验
丁惠麟
1
焊接件的金相检验—概述
一、概述
焊接过程是在高温热源的作用下，基体金属发生局部熔化，并与熔融的填充金 属混合而形成熔池。当热源离开后焊接熔池温度迅速下降，并凝固结晶形成焊缝。 焊接一般经历以下几个过程：
加热—熔化—冶金反应—结晶—固态相变—形成接头 焊接热过程贯穿焊接的始终，它是影响焊接质量的主要因素之一。焊接应力、 应变以及冶金、结晶、相变都与之相关。 在化学冶金过程中，熔化金属、熔渣、气相之间将发生一系列的冶金反应，如 金属氧化、还原、脱P、S、焊缝金属与氢作用等等，都会直接影响焊缝金属的成分、 组织和性能。 焊接时金属结晶和相变是在快速连续冷却条件下进行的，可能产生偏析、夹杂、 气孔、裂纹、淬硬和脆化等缺陷。所以，这一过程也是影响焊接质量的重要环节。 焊缝两侧的基体金属也受到焊接热的作用，受热后温升不同，发生组织变化也 不同，也将不同程度地影响其性能。 归纳起来，焊接过程的特点如下： 1.加热温度高 熔池液态金属温度可达1770～1870℃，比炼钢温度不高，焊缝 区的熔合线附近都在1350℃以上。 2.加热速度快 熔化→凝固及热影响区相变仅几秒至几分钟。 3.高温停留时间短。 4.局部加热、温差大 造成组织转变的差异和组织的不均匀。
焊接件金相检验报告
样
品
描述
12
见照片1-1
试样数量 Sample Quantity
材质 Material 产品名称 Sample name
XXXXX零件焊接试验件16Mo3标准/要求Standard or Requirement
无宏观焊接缺陷（包括无气孔、未溶合、咬边等）检测项目 Test Item
产品数量 Production Quantity 产品外观 Production Appearance
宏观检验 附加微观（100X）组织照片试样1 / 编号：9#-1试样2 / 编号：9#-2未发现有宏观焊接缺陷未发现有宏观焊接缺陷
腐蚀介质 Cauterization liquid
4%硝酸酒精溶液1-4 热影响区过渡区组织 100X 1-3 基体微观组织 100X 1-1 产品外观 1X 检测结果
Inspection result 1-2 宏观检验 30X
1-5 热影响区组织 100X 1-6 焊缝组织 100X
检测/日期： 祖晓彬 2010/3/9 批准/日期：苏相国 2010/3/9
2-2 宏观检验 30X 2-1 产品外观 1X
2-3 基体微观组织 100X
2-4 热影响区过渡区组织 100X 2-5 热影响区组织
2-6 焊缝组织。
焊缝的宏观和微观金相检验方法
附件A焊缝的宏观和微观金相检验方法A1范围本附件是为宏观和微观检测的试样制备、试验程序及其目的，规定的推荐方法。
A2 术语和定义A2.1 宏观检验用肉眼或低倍放大镜(放大倍数一般小于50)检查试样，试样表面可处理或不处理。
A2.2 微观检验用显微镜检查试样，一般放大倍数为50～500，试样表面可处理或不处理。
A2.3检验操作人员进行宏观、微观检验的操作人员。
A3 缩略语本方法采用的缩略语如下：(1)A，宏观检验；(2)I，微观检验；(3)E，腐蚀处理；(4)U，不腐蚀处理。
A4 原理宏观和微观检验用来显示焊缝的宏观和微观特性，通常检验焊缝的横截面。
A5 试验目的宏观和微观检验目的是单纯地评定组织(包括晶粒组织、形态和取向，沉淀和夹渣)、与各种裂纹和空穴关系。
检测截面还要能记录截面平面的取样形状。
A6 试样的截取试样的截取方向一般垂直于焊缝轴线(横截面)，试样包括焊缝熔敷金属和焊缝两侧的热影响区。
但也可以从其它方向截取试样。
在试验前应确定时间的位置、方向和数量，以及参照应用标准。
A7 试验程序A7.1一般原则应给出下列信息：(1)母材和焊接材料；(2)试验对象；(3)腐蚀剂的组成/名称；(4)表面抛光(见A7.2.1)；(5)腐蚀方法(见A7.2.2)；(6)腐蚀时间；(7)安全措施(见A7.3)；(8)其他附加要求。
A7.2试样制备用于检验试样的制备包括通过切割、镶嵌、研磨、抛光、适当腐蚀。
这些加工过程不应对检验表面产生有害的影响。
A7.2.1 表面抛光表面抛光的要求取决于下述因素：(1)检验类型；(2)材料种类；(3)记录(例如照片)。
A7.2.2 腐蚀A7.2.2.1 腐蚀方法在腐蚀前，先确定腐蚀方法。
在常用的方法有以下几种：(1)把试样侵入腐蚀剂中腐蚀；(2)擦拭试样表面腐蚀；(3)电解腐蚀。
可以使用其他方法，但应符合规定，例如参照应用标准。
当腐蚀完成时，试样应清洗和干燥。
A7.2.2.2 腐蚀剂根据要求的信息，腐蚀剂的种类和浓度以及腐蚀温度和时间取决于检验材料和类型。
管板焊接宏观金相检验的操作介绍
管板焊接宏观金相检验的操作介绍lylsg555主题词：管板、试件加工、宏观检验。
1.概述：管板焊主要应用在换热器设备制造中的焊接，它是将换热管的端部与管板焊在一起来进行固定。
换热器设备在施焊前，都要做焊接工艺评定试件来对其焊接条件、工艺、焊后焊缝质量进行评定，焊缝的宏观金相检验也作为其中的一个标准项目来进行焊接质量的验收。
（换热器设备）（换热管的端部与管板焊接示意图）（管板焊接试板【部分】）2.宏观金相检验：2.1.1 试件的加工由于换热管的尺寸为Φ19×2、Φ25×2.5、Φ38×3等，一般禁止采用热切割加工，应采用锯床，铣床等来进行切割，切割速度不宜过快，尤其对不锈钢管板试件应更为小心，防止“打刀”现象。
如果有条件能采用线割的，效果更佳。
（锯床切割试件）（锯床切下来的试件）管板试件应按照检验的标准进行切割分块其中切割2个不相邻的2个管子，留4块，分别检验8个焊接观察面。
图中的标号就是所需检验的观察面。
（试件分布图）（切割好的试件【部分】）2.1.2 试件的磨制和抛光试件经过粗加工后，要对焊接检验的观察面进行磨制和抛光，首先用180#金相水砂纸进行磨光，要求观察面的粗磨痕必须磨掉。
（180#水砂纸磨制）接下来可以分别用280#和400#金相砂纸进行细磨，磨面仍要求出去上道磨制的磨痕。
（280#磨制）（400#磨制）磨制好后，用水进行清洗，此时基本上可以进行宏观检验了，但为了保证最佳的观察效果，还可以稍微地下抛光，抛光材料可以用水，三氧化二铬或金刚石研磨膏进行抛光。
（加水抛光）（加三氧化二铬抛光）（加金刚石研磨膏抛光）（抛光过程）由于试件主要是宏观检验，所以抛光时间不用很长，一般看见检验面光亮即可，然后用流水清洗干净，也可以用点脱脂棉进行擦洗。
（抛光好的试件【部分】）2.1.3 腐蚀抛光好的试件清洗干净后，要进行腐蚀，腐蚀主要是将焊缝部分显露出来，以此来观察焊缝中的缺陷。
焊接的金相检验
❖ 二中碳合金调质钢
❖ 30CrMnSiA钢的热影响过热区组织为粗大 的板条马氏体和少量粗大的片状马氏体&
❖ 细晶区为马氏体& ❖ 母材为调质态索氏体＋碳化物& ❖ 焊后经回火的组织;焊缝金属和热影响区均为
回火索氏体&
四、06Crl8NillTi不锈钢的焊接组织
❖ 焊缝金属组织为树枝状奥氏体＋枝晶间少量 铁素体&
16Mn钢板埋弧自动焊热影响区组织
15MnTi埋弧自动焊热影响区组织
三、调质钢焊接组织
❖ 一低碳调质高强度钢 ❖ 0.16C-3Ni-Cr-Mo-V船用钢的焊接金属组织
为针状铁素体＋粒状贝氏体& ❖ 热影响过热区为粗大板条状马氏体& ❖ 细晶区为细小马氏体& ❖ 部分相变区为回火索氏体＋细马氏体& ❖ 母材为调质的回火索氏体组织&
第十章 焊接件的 金相检验
第十章 焊接件的金相检验
❖ 焊接过程的特点如下& ❖ ①加热温度高 ❖ ②加热速度快 ❖ ③高温停留时间短 ❖ ④局部加热、温差大 ❖ ⑤冷却条件复杂 ❖ ⑥偏析现象严重 ❖ ⑦组织差别大 ❖ ⑧存在复杂的应力
第一节焊接接头的宏观检验与常见缺欠
❖ 一、焊接接头的外观质量检验 ❖ 焊接产品和焊接接头的外观质量检查是通过
❖ ④焊缝又可分为多层焊和单层焊&
❖ 低碳低合金钢焊缝一次组织主要为胞状晶和 树枝晶&树枝晶又分胞状树枝晶、柱状树枝晶 和等轴树枝晶三种&
❖ 奥氏体钢的焊缝一次组织;仍保留着凝固后的 结晶形态特征;奥氏体胞状树枝晶和胞状晶形 态较完整&
❖ 二焊缝金属的二次组织固态相变组织
❖ 低碳钢焊缝二次组织大部分是铁素体+少量 珠光体&
焊接件金相实验报告
焊接件金相实验报告实验目的1. 掌握焊接材料（钢）的金相实验技术；2. 了解焊接组织的基本特征和形成机理；3. 分析焊接变性区的显微组织，推测焊接过程中的热影响区。
实验原理焊接是通过加热，在高温下熔化填充金属材料，使接头的两个部分熔化，然后冷却并凝固，形成一个连续的组织。
焊接时，由于受到高温和冷却过程的影响，焊接部位的组织结构会发生一定的变化，形成焊接变性区。
金相实验可以通过显微镜观察和分析焊接区域的显微组织，了解焊接材料的结构和性能。
实验步骤1. 把焊接件切割成适当的试样；2. 用砂纸对试样进行粗磨和细磨，直到试样表面平整、光洁；3. 用1%～3%的盐酸溶液进行腐蚀，腐蚀时间根据试样的大小和材料的硬度来确定，一般为2～5分钟；4. 将试样清洗干净，用酒精擦干；5. 将试样放入显微镜，使用合适的放大倍率进行观察。
实验结果经过实验观察，焊接件的显微组织如下：1. 焊缝区：焊缝区由于在焊接过程中受到较高的温度，组织结构发生了显著的变化。
从显微镜观察中可以看到，焊缝区出现了晶粒长大、晶界清晰的特点。
晶粒沿着焊接方向排列，晶粒间的夹杂物也有所增加。
2. 热影响区：热影响区是指焊缝附近受到热影响而没有完全熔化的区域。
通过显微镜观察，可以看到热影响区的组织结构发生了改变，但变化不如焊缝区明显。
热影响区中的晶粒呈现颗粒状，晶界较为清晰，但没有焊缝区的晶粒排列规则。
实验分析焊缝区的晶粒长大和晶界的清晰是由于焊接过程中的高温和冷却速度的影响。
高温会使晶粒较快地长大，而快速的冷却速度则促进了晶粒的细化。
同时，在焊接过程中，由于较大的热输入，夹杂物也有可能熔化和聚集，形成焊缝中的夹杂物。
夹杂物的存在会对焊接接头的力学性能产生不良影响。
热影响区的组织结构变化相对较小的原因是，尽管受到了焊接过程中的高温，但是并没有达到完全熔化的程度。
热影响区的晶粒颗粒较小，这是由于在焊接过程中，材料接触到高温后会发生再结晶作用。
再结晶作用使得晶粒细化，晶界较为清晰。
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五、焊接接头的缺陷
• 焊接接头常见的缺陷有裂纹、孔穴、夹渣、 末焊透、未熔合等。 （一）、裂纹
• 焊接裂纹是在焊接应力及其他致脆因素共同作 用下，焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭 到破坏而形成的新界面而产生的缝隙。裂纹在焊 缝区最易产生，且危害最大。
• 根据形成裂纹的温度范围和原因可分为：
1、热裂纹
3、过热区（粗晶粒区）。
• 加热温度范周TKS - Tm，Tm熔点。 加热至1000℃以上直至 熔点，奥氏体晶粒剧烈长大，尤其在1300 ℃以上，晶粒十 分粗大，晶粒度均在3级以上。由于晶粒粗大出现粗大的 针状铁素体（魏氏组织）+索氏体。
4、熔合区
• 即熔合线附近焊缝金属到基体 金属的过渡部分，温度处于固 相线和液相线之间。这个地方 的金属处于局部熔化状态，晶 粒十分粗大，化学成分和组织 都极不均匀，冷却后的组织为 过热组织。这段区域很窄，金 相观察实际上很难明显区、局部脆性 破坏的发源地。
• 因此焊缝金属的晶粒总是和熔合线附近的母材晶 粘连接并保持同一晶轴。
• 如果热影响区的晶粒粗大，则焊缝中的柱状晶也 粗大。
2．形成柱状晶 • 焊缝组织的第二个特征是焊缝金属大都长 成长长的柱状晶，成长方向与散热最快的 方向一致，垂直于熔合线，向焊缝中心发 展。 • 在一般焊接条件下，焊缝不出现等轴晶， 只有在特殊条件下才形成等轴晶，例如弧 坑中的组织，或大断面焊缝中的中、上部 形成少量等轴晶。
（二）气孔
气泡在凝固时未能逸出而残留下来所形成的空穴
焊缝密集气孔
（三）夹渣
残留在焊缝中的熔渣。可分为线状、孤立及其他型式三种
（四）未熔合
在焊缝金属和母材之间或焊道金属之间未完全熔化结合的部分。 可分为侧壁未熔合（图4011）、层间未熔合（图4012）、焊缝 根部未熔合(图4013)．
根部未熔合
• 焊缝金属 一次组织：铸态组织，熔化状态后经形核和长大
完成结晶的高温组织形态。 二次组织：固态相变组织，室温下的显微组织。
• 熔合线热影响区：熔合区，粗晶区（过热 区），细晶区（相变重结晶区），部分相 变区 • 母材区
（一）焊缝的组织特征
1．连接长大
• 焊缝金属的晶粒和熔合线附近母材热影响区内的 晶粒是相连接的。即焊缝金属凝固时，它的晶体 是从与液态金属相接触的母材热影响区的晶粒连 接长大出来的。它们之间所以这样紧密相连是由 于熔合线附近未熔化的母材金属起着熔池模壁的 作用，起非自发晶核的作用。
4、基体组织分析（母材）
• a.鉴别材料中非金属夹杂物，显微裂纹的类 型，观察其形态和分布，测量其数量和大 小。 • b.鉴别被检件显微组织的组成，各种组织的 形貌、分布和数量，对晶粒度、带状组织、 非金属夹杂物、魏氏组织等。 • c.对异种钢焊接接头，焊缝两侧的母材及热 影响区均须检验。
三、焊接接头的宏观检验
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2、焊接过程特点 ①加热温度高 ②冷却速度快 ③高温停留时间无法控制 故： 熔池凝固结晶过程远离平衡态； 焊接接头组织为非平衡组织。
二、焊接接头的组织
A：焊缝区 B: 熔合区 C: 热影响区 D：母材
1、焊缝区
• 结晶形态：联生结晶 • 结晶过程：熔合区半熔 化晶粒提供了现成的结 晶表面； • 液相依附熔合区半熔化 晶粒开始垂直底部向中 心生长，粗大的柱状晶。
④自然冷却，冷却速度快: 热处理可根据要求控制冷却速度或在冷却过程 中不同阶段进行保温,焊接时,局部加热、熔池的 体积小、自然条件下冷却,冷却速度快，平均冷却 速度约为l0～100℃／s。 ⑤动态结晶： 熔池一般均随热源的移动而移动，同时焊条的 摆动，电弧的吹力，还会使熔池发生强烈的搅拌 作用。可见，是在运动状态下结晶的，因此焊缝 凝固时各处的最大温度梯度的方向不断地变化， 晶体长大的方向也随之而改变。
焊接件的金相检验
《金相检验》第九单元 主讲：王文科
主要内容
一、焊接热循环 二、焊接接头的组织 三、焊接接头的宏观组织观察 四、焊接接头的显微组织观察 五、焊接接头的缺陷 六、焊接接头显微组织与性能的关系
一、焊接热循环
1、焊接热循环的特点： ①加热温度高: 热处理：Ac3以上100～200℃ 近缝区1350℃以上至Tm ②加热速度快: 几秒内完成熔化与凝固以及热影响区相变 ③高温停留时间短: SMAW:20秒, SAW:30-100秒。
• a.焊缝组织具有联生结晶和长大的特点，常 见的焊缝组织有柱状晶、树枝状晶、等轴 晶等，同样成份的焊缝，由于结晶组织形 态不同，性能差别很大。 • b.多层焊时，由于后面的焊层对前面的焊层 进行了再加热而发生相变结晶，导致焊缝 区各部位组织形态的差异。 • c.焊接过程是连续快速冷却的过程，超过一 定的冷却速度后，会得到非平衡组织 贝氏体和马氏体。
（二）热影响区的组织特征
• 组织发生显著变化的热影响区可划分为四个区域。
1、部分相变区（不完全重结晶区）
• 加热温度范围在Ac1-Ac3之间，20钢的Ac1～Ac3相当 于750-900℃。冷却后的组织为未发生转变的铁素 体+经部分相变后的细小珠光体和铁素体。
2、相变重结晶区（细晶粒区）。
• 加热温度范围Ac3-TKs，TKs—晶粒开始急剧 粗化的温度。该区空冷后得到均匀细小的 铁素体+珠光体。相当于热处理中的正火组 织，故又称为正火区。
热裂纹一般指在0.5Tm以上温度形成的裂纹，在钢中通常指 A3以上直至凝固温度的范围。 根据热裂纹成因，分为结晶裂纹、熔化裂纹和高温低塑性 裂纹。 热裂纹发生的部位，常见于焊缝中，有时也出现在热影响 区。 2、冷裂纹 • 因氢引起的或焊缝由于焊接冷却速度过快而产生的应力裂 纹，均称为冷裂纹。它通常是指焊接时在A3以下温度冷却 过程中或冷却以后所产生的裂纹。 • 冷裂纹可分为氢致裂纹、层状撕裂、再热裂纹或去应力裂 纹。
1、焊接接头外观检验
• 焊接产品和焊接接头的外观质量检查通过肉眼或 放大镜对焊接接头进行的检查。 • 外观检查的内容很多，主要应检查各种焊接缺陷。 按照GB/ T 6417-1986《金属熔化焊焊缝缺陷分类 及说明》标准进行。 • 标准列出的金属熔化焊焊缝缺陷分为六大类：裂 纹、孔穴、固体夹杂、未熔合和未焊透、形状缺 陷及上述以外其他缺陷等。
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2、热影响区组织与性能（不易淬火钢）
焊接热影响区的组织特征：焊接结构钢根据热处理特性不 同可分为两类：淬火钢、不易淬火钢。 不易淬火钢热影响区的组织分布：主要由过热区、完全重 结晶区、不完全重结晶区及再结晶区组成。当母材为热轧 态时，热影响区中没有再结晶区。 1).过热区 ，(1100－1490℃) γ→ F粗+P粗,脆 2).相变（完全）重结晶区（正火区） ，(900－1100℃) γ→ F细+P细,韧 3).不完全重结晶区 （不完全正火区）， (750－900℃) F粗，γ→ F细+P细,（铁素体大小不一，铁素体与珠 光 体分布不均） 力学性能不均匀 4).再结晶区 ， (500－750℃) 软化区 晶粒拉长→晶粒等轴，强度↓韧性↑ 5).蓝脆区 ， (250－750℃) 热应变时效脆化 塑性↓ ，韧性↓
3、热影响区
• HAZ属于母材金 属的一部分； • 受焊接热循环的 影响，组织或性 能发生变化的区 域为焊接热影响 区。
• a.熔化区/半熔化区：此区较窄，邻接熔合线，由于严重过 热，晶粒大，化学成分不均匀严重，导致性能恶化，是焊 接接头中最薄弱的区域。 • b.过热区：此区域明显特点是晶粒最粗大，其组织形貌与 部分熔化区基本相同，是再热裂纹的敏感区。 • c.正火/重结晶区：此区域晶粒细小而均匀，是焊接接头中 组织和常温机械性能最好的区域。相当于正火。 • d.相变区/不完全重结晶区：此区位于A1～A3温度区间， 具有部分铁素体溶解到奥氏体中去的特点，冷却时奥氏体 发生分解，而原来未转变的铁素体仍保留下来，对某些低 合金钢，由于这部分奥氏体中碳和合金元素含量较高，快 速冷却后可能转变为高碳马氏体，得到马氏体和铁素体的 混合组织，这种组织性能较差。
（五）未焊透 焊接时接头的根部未完全熔透的现象。
六、焊接接头组织与性能的关系
1、焊缝的组织与性能
随焊缝化学成分和冷却条件的变化，低合金钢焊缝中可能 形成铁素体F、珠光体P、贝氏体B及马氏体M等相变组织， 而且它们会呈现出多种形态，从而具有不同的性能。 铁素体、 铁素体+珠光体、 珠光体、 贝氏体、 马氏体 强度、硬度低→ → → → →强度、硬度高 塑性、韧性好← ← ← ← ←塑性、韧性差 晶粒度细小均匀机械性能好，反之差。 下贝氏体强度高、塑性、韧性好 ，上贝氏体塑性、韧性 差。 低碳马氏体强度高、塑性、韧性好 ，高碳马氏体体塑性、 韧性差。 魏氏体组织塑性、韧性差。
• 缺陷分析还包括：
• 对焊接接头的小试样，进行试样断口形貌、冲击、 拉伸后试样外观形态，焊道的表面状态等缺陷进 行分析。对大型焊接结构，在运行一段时间后进 行焊缝的受腐蚀和裂缝的检查等。
• 总之，通过焊接接头的外观质量检查，可以了解 焊接结构和焊接产品的全貌，产生缺陷的性质、 部位，及其与焊接结构的整体关系等情况，对评 定和控制焊接质量，以及防止重大事故发生都是 必需的。
3. 熔池形状对柱状晶成长形态的影响
• 焊接条件不同，晶体成长的形态也不同。
• 图9-8所示是焊接速度较低时的情况： • 熔池呈椭圆形，柱状晶逐渐向焊接方向弯曲，在 凝固未达到焊缝的中心线前，很多柱状晶体已经 相遇。
• 当焊速较高时，熔池呈雨滴状，其最大的温度梯 度方向（如箭头所示）在凝固过程中几乎不变， 使柱状晶体最后相遇在焊缝的中心线上。
②母材热影响区
• 是母材上靠近熔化金属而受到焊接热作用发生组 织和性能变化的区域。
• 母材热影响区实际上是一个从液相线至环境温度 之间不同温度冷却转变所产生的连续多层的组织 区。经适当侵蚀后容易受蚀，在宏观试样上呈深 灰色区域。