金属工艺学作业一

1、何谓焊接热影响区？低碳钢焊接时热影响区分为哪些区段？各区段对焊接接头性能有何影响？减小热影响区的办法是什么?

在焊接加热过程中，焊缝两侧处于非熔化态的母材受热作用的而发生金相组织和力学性能变化的区域。低碳钢焊接热影响区分为：熔合区、过热区、正火区和部分相变区。

熔合区即融合线附近焊缝金属到基体金属的过渡部分，温度处在固相线附近与液相线之间，金属处于局部熔化状肪，晶粒十分粗大，化学成分和组织极不均匀，冷却后的组织为过热组织，呈典型的魏氏组织。这段区域很窄

（0.1-1mm）,金相观察实际上很难明显的区分出来，但该区于焊接接头的强度、塑性都有很大影响，往往熔合线附近是裂纹和脆断的发源地。

以上100O C-200O C，当加热至1100℃过热区（粗晶粒区）加热温度范围 Ac

3

以上至熔点，奥氏体晶粒急剧长大，尤其在1300℃以上，奥氏体晶粒急剧粗化，焊后空冷条件下呈粗大的魏氏组织，塑性、韧性降低，使接头处易出现裂纹。

正火区（细晶粒区）即相变重结晶区，加热温度范围Ac1- Ac3以上

100O C-200O C区间，约为900-1100℃，全部为奥氏体，空冷后得到均匀细小的铁素体+珠光体组织，相当于热处理中的正火组织，故又称正火区。

部分相变区，即不完全重结晶区，加热温度Ac1- Ac3 区间，约

750-900℃，钢被加热奥氏体+部分铁素体区域，冷却后的组织为细小铁素体+珠光体+部分大块未变化的铁素体，晶粒大小不均匀。

减小热影响区的措施：增加焊接速度、减小焊接电流

2 、产生焊接应力和变形的原因是什么？焊接应力是否一定要消除？消除焊接应力的办法有哪些？

应力和变形原因：在焊接过程中，由于焊接各部分的温度不同，冷却速度不同，热胀冷缩和塑性变形的程度不同，导致内应力、变形。裂纹的产生。

焊接应力一定要消除，不然零件尺寸不准，很容易损坏。

焊接应力消除方法：焊接前与热处理；焊接中采用小能量焊接或敲击焊缝；焊后采用去应力退火。

3、现有直径500mm的铸铁齿轮和带轮各1件，铸造后出现图示

断裂现象。曾先后用E4303（J422）焊条和钢芯铸铁焊条进行电弧焊冷焊补，但焊后再次断裂，试分析其原因。请问采用什么方法能保证焊后不开裂，并可进行切削加工？

再次断裂主要是：齿轮受热不均应力过大导致的变形开裂。

方法：先将齿轮加热300度左右，然后进行焊接，焊后进行退火处理，即可消除焊接产生的焊接应力，同时降低硬度利于进行切削加工。

1.如图所示三种工件，其焊缝布置是否合理？若不合理，请加以改正。

（A）（B）（C）

A中焊接不合理，其焊缝离孔的距离太近，会产生大的变形。

改正：增大焊缝与孔之间的距离。

B中焊缝过度密集且不对称，会使一边变形过大。

改正：将焊缝都上移，使其关于水平对称轴对称。

C中焊缝交叉，会使金属过热，加大热影响区，破会组织。

改正：将加强筋板做成等腰梯形，两腰与水平竖直板焊接，避免了焊缝交叉，满足对称。

2.焊接梁材料为20钢。现有钢板最大长度2500mm。请确定腹板与上下翼板的焊缝位置，选择焊接方法，画出各条焊缝的接头形式，并制订装配和焊接次序。图《金属工艺学》邓文英郭晓鹏上册第五版P191 复习题（4）

选用电弧焊，如图，先装配3、4并焊接，其次装配2、5并焊接，最后装配1、6并焊接，焊后进行退火处理。