MA组元对焊接热影响区粗晶区断裂行为的影响
S355J2钢粗晶热影响区M-A组元对韧性影响的研究
随 冷却 时 间 ｔ 的延 长 而增 大 ， ｔｓ ６ 时 Ｍ— 在 ｓ 为 ０Ｓ Ａ组元 的体 积分数 增加 的 幅度 最大 ； 随着 ｔ５ ８ 的延 ／
向 于形成 细长 条状和 块状 ； 晶热 影响 区的韧 性 随 Ｍ 组 元 体 积 分数 的增 大 而降低 ， 长条 状 和 粗 细 关键词 ：热模 拟 ； 热影响 区 ； Ａ组元 ； 织 ； 性 Ｍ— 组 韧 中图分 类号 ：Ｇ１２ ４ Ｔ ４．１ 文献标 识 码 ： Ａ 文章编 号 ：０ ８ １９ （ ０ ２ ０ －０ ５０ ｔ０ —６ ０ ２ １ ）３０ ４ －６
ａ ｈｇｅ ｅｍ ｌ ｙｌ ｐａ ｍｐｒｔｒ ｎ ｒ ｏｇ ｒ ｏｌ ｇｔ ／；（ ）ｔｅｔ ｇ ｎ ｓ ｏ ａｓ—ｒｉｅ Ｚ ｔ ｉ ｒ ｈ ｒ ａ ｃｃｅ ｒｋｔ ｅａ ｅ ａ ｆ ｎｅ ｏｉ ｍｅｔｓ ｅ ｈ ｕ ｈ ｅｓ ｆ ｏｒｅｇａ ｄＨＡ ｈ ｔ ｅ ｕ ｘ ｌ ｏ ｃ ｎ ｉ ｓ ｏ ｃ ｎ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔｈ ｆｅ ｔ ｏ ｏ ｕ ｆａ ｔｏ ａ ｄ ｆ ｒ ｅ ｅｆ ｃ ｆ ｖ ｌ ｍｅ ｒ ｃｉｎ ｎ ｏ ｍ ｏ — ｆ Ｍ Ａ ｃ ｍｐｏ ｅ ｔ ｒ ｄ ｃ ｄ ｙ ｄｉ ｅ ｅ ｔ ｈｅ ｔ ｎ ｕ ｓ ｎ ｔ ｅ ｏ ｎ ｎ ｐ ｏ ｕ ｅ ｂ ｆ ｒ ｎ ａ ｉ ｐ ｔ ｏ ｈ ｆ
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P91焊接接头焊后热处理硬度值偏低原因及处理方法
2021 年第3 期特 种 设 备 安 全 技 术· 56·P91焊接接头焊后热处理硬度值偏低原因及处理方法郑舟斌 虞学军 陆 伟摘 要 本文对P91管线支管台焊接接头热处理后硬度值偏低的情况进行了分析， 通过采用炉内正火加回火的热处 理方法恢复 P91 材料硬度值， 解决了现场施工中P91 材料硬度值偏低的问题。
关键词 P91 焊后热处理 硬度值 正火加回火1 前 言某在建大型炼化厂140万吨/年乙烯装置超高压蒸汽 管道采用采 P91 材料，设计压力 13.5MPa ，设计温度 545℃，最大管道 711mm ×50mm 、最小 168.3mm × 12.7mm 。
项目施工过程中，在对P91 管道焊接接头热处 理后进行硬度检测时， 出现大量密集支管台 （如图1） 焊接接头热影响区硬度值偏低的现象。
图 1 密集支管台焊接接头P91材料具有非常优良的抗高温持久性、 抗蠕变性和 冲击韧性， 但是该材料基体组织为低碳马氏体， 相对于珠 光体性耐热钢， 焊接性比较差， 冷裂倾向敏感， 热输入不当 严重影响材料的高温持久性和韧性； 如果焊接热处理后硬 度值低于正常值的话， 会导致它的持久性变差， 影响使用 寿命。
本文针对实际施工过程中 P91 焊接接头热处理后 硬度值偏低的原因进行了分析， 并提出了恢复硬度值的处 理方法， 以减少不必要的经济损失。
2 硬度值偏低原因分析2.1 焊接参数在焊缝焊接过程中， 线能量过高， 导致热输入量过大， 层间温度过高， 导致材料晶粒粗大， 均会使得焊缝硬度值 偏低。
核对P91 焊接接头的焊接记录， 预热温度、 电流、 电 压、 焊接速度、 层间温度等， 参数均在焊接工艺卡参数范围 内 （见表1） 。
表 1 焊接参数对比一览表焊接参数 焊接工艺卡数据焊接记录数据氩弧焊预热温度℃ 160 160埋弧焊接电流 A 300-400 290、 290、 310、 320、 320、330、 300 埋弧焊电压 V 25-35 29.5、 30、 31、 31、 32、 32、 34 焊接速度 mm/min 300-450 450、 440、 445、 435、 430、 440、 450层间温度℃160-3002102.2 热处理参数P91材料属于对热输入特别敏感的材料， 尤其是当进 行焊后热处理时， 过高的回火温度、 过长的回火时间会促 进马氏体再次结晶， 导致产生铁素体， 使P91材料的硬度 值降低。
焊接热循环对07MnCrMOVR钢热影响区组织及冲击韧性的影响
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域 ，大量沿晶界分布的块状 Ｍ— Ａ组元 的形成是导致此区域脆化的原因。 关键词 ０ Ｍ ＣＭｏ Ｒ钢 ７ ｎｒ Ｖ 焊接热循环 热影响区 冲击韧性 Ｍ． Ａ组元
焊接热循环对U71Mn铁轨钢热影响区粗晶区组织性能的影响
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钢 轨 是铁路 组 成 中重要 的 部件 之 一 ， 质量 的 其
加 工 工 艺
材 料 研 究
车载 光 电系统空心轴零件关键． 的感应加热淬火研 究 部位
王 以琦 ， 建 华 ， 施 郑 练 ， 马 丹 ， 李 超
（ 中国 兵器 工 业 新 技 术 推 广 研 究所 ， 京 １ ０ ８ ） 北 ００ ９
摘 要 ： 为使 空心 轴零 件 的关键 部 位 达 到 所 需硬 度 ， 别 设 计 了直 角部 感 应 器。采 用仿 形 和磁 力 线 特
新 技 术新 工艺
２１ ０ ３年
焊接热影响区M-A组元形态与参数性能的相关性研究
开题报告一、课题背景能源现已成为全球经济的生命线据有关资料介绍,全球2004年在建和计划建设的油气管道总长约7. 68 ×104 km。
其中处于计划阶段的约6 ×104 km,处于不同程度建设阶段的约1. 68 ×104 km。
从2005年起到下一个10年,世界各地计划建造的原油、成品油和天然气管道约9. 6 ×104 多公里,其中62%是天然气管道。
2005年可以完成2.4×104 多公里,天然气管道占54%,费用将超过275亿美元。
2005年以后,计划建造7. 2 ×104km,费用预计达690亿美元。
[6]在未来的几年,中国的油气输送管道建设将进入一个大发展时期，当前我国天然气管道正面临着一个新的建设高潮,结合我国能源的资源分布情况，国家启动西气了西气东输工程，中石油集团公司在实施西部原油管道规划及跨国管道的同时,在天然气管道建设上也正在绘制宏伟蓝图:两横、两纵、四枢纽、五气库,管道总输气能力将达到12 000 ×108 m3 / a。
1999 年以来,随着涩宁兰、忠武和西气东输三条长输天然气管道工程建设竣工营运,以及中沧线、鄯乌线、和田线和正在筹建的陕京二线的实施,规划的三大天然气主干线将联网运行。
中石化集团公司正在铺设近10 000 km的原油和成品油管道工程,如: 973 km的仪—长沿江管线和近4 000 km的西南成品油管道工程,从而形成石化油气管道网络的格局。
[6]但是长输管线作为高效、经济、安全、环保的输送方式，已被国家列为重点发展的行业之一。
随着能源需求的不断增加，天然气管道的运行压力也越来越高，管径不断加大，发生管道延性断裂的风险也越大，而长输管道的质量关系到整个油气管道的安全运行，一旦发生破裂事故，将造成重大的损失。
因此高钢级管线钢在提高管道输送能力的同时，要求管材具有足够高的安全性即运输管道的质量要过关，管道的安全需要管材具有高的韧性，管线钢管材的韧性的高低是影响管线断裂的关键因素之一，因为高的韧性是防止断裂起始和阻止断裂扩展的必要保证[1][2]。
热影响区 粗晶区 细晶区
热影响区粗晶区细晶区热影响区、粗晶区和细晶区是钢材热加工过程中的三个重要区域。
它们对钢材的结构和力学性能产生重要的影响，因此了解这些区域的特点以及其对钢材的影响具有重要的意义。
一、热影响区热影响区（Heat Affected Zone，HAZ）是指在钢材热加工过程中，由于焊接、熔断、热处理等原因，受到了高温的加热、保温、冷却等过程中所形成的变化区域。
该区域的微观组织、显微硬度和抗拉强度等性能相应发生变化，因此与其它区域的性能有所不同。
同时热影响区的尺寸、形状、脆性以及冷裂纹的产生等特点，对焊接质量和使用性能也有很大影响。
热影响区的大小和形状与焊接方式以及焊接厚度有关，一般来说，焊接时加热区域的温度越高，热影响区就越大。
而在焊接厚度相同的情况下，热影响区形状会随着焊接速度变化而变化。
例如，当焊接速度较快时，热影响区呈矩形，而当焊接速度较慢时，热影响区则呈椭圆形。
二、粗晶区粗晶区（Coarse Grain Region，CGR）是指钢材在高温下冷却的过程中，由于冷却速率不同，使得晶体尺寸变大的区域。
在钢材热加工过程中，粗晶区一般是由于加热速率较快而冷却速率较慢而产生的。
粗晶区的存在对钢材的力学性能、抗腐蚀性能和疲劳性能等有很大的影响。
因为在粗晶区内，钢材的晶体尺寸变大，晶界面积相对较少，晶界的强度也会较弱，从而导致力学性能的下降。
而在粗晶区表面容易形成氧化物、硫化物等环境腐蚀物，从而导致抗腐蚀性能下降。
此外，粗晶区还容易形成微裂纹和晶间腐蚀等缺陷，导致疲劳性能下降。
三、细晶区细晶区（Fine Grain Region，FGR）是指钢材在高温下冷却的过程中，由于冷却速率较快而形成的晶体尺寸相对较小的区域。
细晶区一般是由于加热速率较慢而冷却速率较快而产生的。
细晶区的存在对钢材的性能有很大的影响。
由于细晶区内，钢材的晶体尺寸相对较小，晶界面积相对较大，晶界强度较高，从而使得力学性能得到了提升。
同时，细晶区的形成也能够提高钢材的抗腐蚀性能、防止脆性断裂和疲劳性能，因为细晶区内的晶体数量更多，从而能够更好地吸收裂纹和疲劳裂纹的能量，使其不易扩展。
X80管线钢焊接热影响区组织和性能分析
注。目前 ，Ｘ ０管线钢作为新一代高性能管线钢 ８
已进 入规模 化应 用 阶段 ，国家 西气东 输二 线工 程
已大 量采 用 Ｘ ０管 线 钢 。通 过 微 合 金 化 和 控 轧 ８ 控 冷技 术 ，Ｘ ０管线 钢母材 的强 韧性 已基 本满 足 ８
ｒ ｌｅ ｔｉ ｎ ｅ ｅ ｓｔ ａ ｉｎ ｆｄｆｅ ｅ ｔｗｅｄ ｎ ｅ ｔｃ ｃｅ ．Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌｓ ｉｄｉａｅ ｔ ａ ｅ ｃ ａｓ — ｏ ｌｄ ｓｒｐ ｕ ｄ ｒｔ ｉ ｔ ｓｏ ｉｆｒ ｎ ｌ ｉ ｇ ｈ ａ ｙ ｌｓ ｈ ｅ ｕｔ ｎ ｃ ｔ ｔｔ ｏ ｒ ｅ ｈ ｕ ｏ ｈ ｈ ｇ ａ ｎ ｚ ｎ ｘｓｅ ｎ ＨＡＺ ｈ ｓ ｗｅ ｋ ｒｔ ｕ ｈｎ ｓ ｎ ｅ ｏ ｉｔ ｎ ｓ ． Ｔ ｅ ｂ ｉ ｅ ｅ ｓ ｏ ｏ ｒ ｅ ｒ ｉ ｏ ｅ ｅ ｉｔｄ ｉ ａ ａ ｅ ｏ ｇ ｅ ｓ ａ ｄ ｓ ｒ ｕｓｂｒｔｌ ｅ ｓ ｈ ｒｔ ｎ ｓ ｆ ｃ ａ ｓ — ｉ ｅ ｌ ｔ ｚ ｎ ｓ ｒｂ ｓ ｔ ｏ ｒ ｅ ｇ ａｎ ｓｚ ｈ ｅ ｉ ｃｅ ｓｎ ａ ｔｔ ｆｇ ａ ｕ ａ ａ ｎｔ ｎ ｐ ｅ ａ ｎｔ ｓ ｏ ｅ ａ ｃ ｅ ｏ ｃ ａ ｓ ｉ ｉｅ，ｔ ｎ ｒ ａ ｉ ｇ ｑｕ ｎ ｉｙ ｏ ｎ ｌ ｂ ｉ ｉ ａ ｄ ｕ ｐ ｒ ｂ ｉ ｉ ａ ｉ ｒ ｒ ｒ ｅ ｅ ｗｅｌ ａ ｏ ｈ ｒ ｕ ｂ ａ ｃ ｌｗ ｎ ｄ ｌ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｔａ ｓｏｍａ ｏ ｍｉｒ ｓｒ ｃｕ ｅ ． Ｔ ｅ ｍｐ ｃ ｌ ｓ ｔ ｅ ｎ ａ ｎ ｅ ｏ ａ ｄ ｍｉ ｄ ｅ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｒ ｎ ｆｒ ｔ ｎ ｌ ｉ ｃ ｏ ｔｕ ｔ ｒ ｓ ｈ ｉ ａ ｔ ｔ ｕ ｈ ｅ ｓ ｆ ｃ ａ ｓ ・ ａｎ ｏ ｅ ｅ ｒ ａ ｅ ｗｉｈ ｈ ｉ ｃ ｅ ｎ ｏ ８５ Ｒｅ ｎ ｄ ｇ ａｎ ｏ ｅ ｓ ｈ ｅ ｏ ｇ Ｈ ｓ ｏ ｏ ｒ ｅ ｇ ｉ ｚ ｎ ｄ ｃ ｅ ｓ ｓ ｔ ｔ ｅ ｎ ｒ ｍｅ ｔ ｆ ｔ／． ｒ ｉ ｆ ｅ — ｒ ｉ ｚ ｎ ｉ ｔ ｓｆｅ ｉ ｇ ｚ ｎ ｎ ＨＡＺ，ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｆｅ ｉ ｇ ｃ ｎ ｅ ｔｉ ｃ ｅ ｓ ｓｗｉ ｅ ｉ ｃ ｅ ｎ ｆｈ ａ ｎ ｕ ． ｏ ｔｎ ｎ ｏ ｅ ｉ ｎ ｏｔ ｎ ｎ ｏ ｔ ｎ ｎ ｒ ａ ｅ ｔ ｔ ｎ ｒｍｅ ｔｏ ｅ ｔｉ ｐ ｔ ｈ ｈｈ Ｋｅ ｒ ｓ Ｘ８ ｙ Ｗｏ ｄ ０， ｃ ａ ｅ ｇ ａ ｎ ｚ ｎ ｏ ｒ — ｉ ｏ ｅ， ｔｕ ｈ ｅ ｓ ｍｉｒ ｓｒ ｃｕ ｅ ｓ ｒ ｏｇ ｎ ｓ， ｃ ｏ ｔｕ ｔ ｒ
焊接热循环对U71Mn铁轨钢热影响区粗晶区组织性能的影响
焊接热循环对U71Mn铁轨钢热影响区粗晶区组织性能的影响冯昌文;余圣甫;闫宁【摘要】U71Mn铁轨钢为高碳钢,其热影响区的粗晶区是焊接接头的薄弱部位.本文利用焊接热模拟技术、金相显微镜、维氏硬度计、冲击试验机、扫描电镜,研究分析了U71Mn铁轨钢在不同热循环下的热影响区的粗晶区显微组织、显微硬度、冲击韧性和断口形貌.研究结果表明,增加冷却时间t8/5能减少组织中马氏体含量,当t8/5＞100 s时,马氏体消失;第2次热循环时,由于热循环峰值温度为1 000℃,位于热影响区的细晶区,第2次热循环对第1次热循环产生的粗晶组织有细化作用,能增加硬度,提高韧性.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】4页(P80-83)【关键词】高碳钢;模拟技术;硬度【作者】冯昌文;余圣甫;闫宁【作者单位】华中科技大学材料科学与工程学院,湖北武汉430074;华中科技大学材料科学与工程学院,湖北武汉430074;华中科技大学材料科学与工程学院,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TG113钢轨是铁路组成中重要的部件之一，其质量的好坏直接影响着列车的行车安全、速度、平稳性与舒适性。
U71Mn钢为高碳珠光体钢，具有强度高、耐磨性好的特点，是我国主干线铁路钢轨主要使用的钢轨型号之一［1］。
随着铁路运输业的发展，采用全线无缝轨道能减少冲击，有利于提高列车行驶速度和轨道使用寿命。
目前，U71Mn钢的焊接主要采用铝热焊、闪光焊、埋弧焊等焊接方法。
由于U71Mn钢含碳量较高，达到0.7%左右，属于高碳钢，焊接性能较差，特别在焊接热循环的作用下，热影响区的粗晶区是焊接接头薄弱的部位，这个部位会发生晶粒长大，使组织脆化，韧性降低，容易产生焊接裂纹［2］。
在分析焊接热影响区组织与性能时，由于热影响区不同部位所经受的焊接热循环不同，其组织性能也不相同，热影响区的粗晶区非常狭窄，很难单独地进行粗晶区的组织性能分析。
焊缝与热影响区
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不同焊接方法HAZ区尺寸大小
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焊接接头的性能
（1）焊缝金属的力学性能 影响焊缝金属力学性能的因素有：焊接材料 (焊条、焊丝、焊剂、保护气体)及母材的化学成 分、焊接方法及焊接工艺参数、焊件的尺寸及 冷却速度、焊缝金属的塑性变形等。 焊接工艺参数。
8
根据加热时组织的变化可以将HAZ分为以下几个区域： （1）部分相变区（不完全重结晶区）：AC1~AC3
组织不均，性能不均匀
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（2）细晶区（相变重结晶区）：AC3~TKS
组织细小均匀，塑性韧性好
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（3）粗晶区（过热区）：TKS ~Tm
组织粗大，塑性、韧性差，强度变化不大。
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（4）熔合区（过热区）：液相线与固相线之间
常有咬边等缺陷，导致应力集中，使塑性和韧 性降低，所以该区常成为接头最薄弱环节。
易淬火钢：形成脆硬淬火组织； 不易淬火钢：粗大组织或过热的魏氏组织。
19
400C附近存在缺口效应，主要是由于钢中 的C、N、O等元素引起时效现象而造成的。
解决办法是采用焊后热处理。
20
21
14
（2）HAZ的力学性能 与母材化学成分和焊接工艺参数有关。 HAZ的硬度在熔合线附近达到最大，距 离熔合线越远，硬度接近于母材。
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焊缝及HAZ硬度分布
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HAZ力学性能
通过焊接热力模拟机模拟 焊接热循环对母材组织和性能 的影响得出。
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HAZ韧性分布
18
（3）HAZ脆化 在HAZ粗晶区和400C附近有两个韧性谷区。 粗晶区晶粒粗大且在焊缝与母材的过渡地带
5
在焊接过程中，离开焊缝不同距离的母材 上的各点，它们被加热的最高温度不同。影响 到母材组织和性能。焊缝两侧受焊接加热的影 响，发生了组织和力学性能变化的母材部分称 为焊接热影响区（HAZ）。焊缝与热影响区合 称焊接接头。
焊接冶金与焊接性答案
焊接冶金与焊接性答案【篇一：焊接冶金学课后答案】>1．分析热轧钢和正火钢的强化方式和主强化元素又什么不同，二者的焊接性有何差别？在制定焊接工艺时要注意什么问题？答：热轧钢的强化方式有：（1）固溶强化，主要强化元素：mn，si。
（2）细晶强化，主要强化元素：nb,v。
（3）沉淀强化，主要强化元素：nb,v.；正火钢的强化方式：（1）固溶强化，主要强化元素：强的合金元素（2）细晶强化，主要强化元素：v,nb,ti,mo（3）沉淀强化，主要强化元素：nb,v,ti,mo.；焊接性：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹倾向不大，正火钢含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹倾向不大。
热轧钢被加热到1200℃以上的热影响区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，而是、正火钢在该条件下粗晶区的v析出相基本固溶，抑制a长大及组织细化作用被削弱，粗晶区易出现粗大晶粒及上贝、m-a等导致韧性下降和时效敏感性增大。
制定焊接工艺时根据材料的结构、板厚、使用性能要求及生产条件选择焊接。
2．分析q345的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求。
答:q345钢属于热轧钢，其碳当量小于0.4％，焊接性良好，一般不3.q345与q390焊接性有何差异？q345焊接工艺是否适用于q390焊接，为什么？答：q345与q390都属于热轧钢，化学成分基本相同，只是q390的mn含量高于q345，从而使q390的碳当量大于q345，所以q390的淬硬性和冷裂纹倾向大于q345，其余的焊接性基本相同。
q345的焊接工艺不一定适用于q390的焊接，因为q390的碳当量较大，一级q345的热输入叫宽，有可能使q390的热输入过大会引起接头区过热的加剧或热输入过小使冷裂纹倾向增大，过热区的脆化也变的严重。
4.低合金高强钢焊接时，选择焊接材料的原则是什么？焊后热处理对焊接材料有什么影响？答：选择原则：考虑焊缝及热影响区组织状态对焊接接头强韧性的影响。
(机械)(焊接)焊接冶金学(基本原理)习题
焊接冶金学（基本原理）习题绪论1.试述焊接、钎焊和粘接在本质上有何区别？2.怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？3.能实现焊接的能源大致哪几种？它们各自的特点是什么？4.焊接电弧加热区的特点及其热分布？5.焊接接头的形成及其经历的过程，它们对焊接质量有何影响？6.试述提高焊缝金属强韧性的途径？7.什么是焊接，其物理本质是什么？8.焊接冶金研究的内容有哪些第一章焊接化学冶金1.焊接化学冶金与炼钢相比，在原材料方面和反应条件方面主要有哪些不同？2.调控焊缝化学成分有哪两种手段？它们怎样影响焊缝化学成分？3.焊接区内气体的主要来源是什么？它们是怎样产生的？4为什么电弧焊时熔化金属的含氮量高于它的正常溶解度？5.氮对焊接质量有哪些影响？控制焊缝含氮量的主要措施是什么？6.手弧焊时，氢通过哪些途径向液态铁中溶解？写出溶解反应及规律？7.氢对焊接质量有哪些影响？8既然随着碱度的增加水蒸气在熔渣中的溶解度增大，为什么在低氢型焊条熔敷金属中的含氢量反而比酸性焊条少？9. 综合分析各种因素对手工电弧焊时焊缝含氢量的影响。
10.今欲制造超低氢焊条（[H]<1cm3/100g）,问设计药皮配方时应采取什么措施？11. 氧对焊接质量有哪些影响？应采取什么措施减少焊缝含氧量？12.保护焊焊接低合金钢时，应采用什么焊丝？为什么？13.在焊接过程中熔渣起哪些作用？设计焊条、焊剂时应主要调控熔渣的哪些物化性质？为什么？14.测得熔渣的化学成分为：CaO41.94%、28.34%、23.76%、FeO5.78%、7.23%、3.57%、MnO3.74%、4.25%，计算熔渣的碱度和，并判断该渣的酸碱性。
15.已知在碱性渣和酸性渣中各含有15%的FeO，熔池的平均温度为1700℃，问在该温度下平衡时分配到熔池中的FeO量各为多少？为什么在两种情况下分配到熔池中的FeO量不同？为什么焊缝中实际含FeO量远小于平衡时的含量？16.既然熔渣的碱度越高，其中的自由氧越多，为什么碱性焊条焊缝含氧量比酸性焊条焊缝含氧量低？17.为什么焊接高铝钢时，即使焊条药皮中不含，只是由于用水玻璃作粘结剂，焊缝还会严重增硅？18. 综合分析熔渣中的CaF2在焊接化学冶金过程是所起的作用。
《原始组织对Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢焊接热影响区的影响》范文
《原始组织对Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢焊接热影响区的影响》篇一一、引言随着现代工业的飞速发展，Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢因其优良的耐腐蚀性和机械性能被广泛应用于各种极端环境中。
然而，在焊接过程中，焊接热影响区（HAZ）的微观组织和性能会受到极大的影响，进而影响其整体性能和使用寿命。
原始组织的形态和结构对这种影响起着至关重要的作用。
本文旨在探讨原始组织对Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢焊接热影响区的影响，以期为该类型钢的焊接工艺优化提供理论支持。
二、材料与方法1. 材料准备本实验所使用的Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢来自同一批次、相同热处理状态的材料，分别进行原始组织和焊接热影响区的组织结构观察与性能分析。
2. 实验方法首先，对原始材料进行金相显微镜和扫描电镜（SEM）观察，分析其微观组织结构。
然后，将材料进行焊接处理，观察不同热循环条件下的焊接热影响区（HAZ）的微观组织变化。
通过X射线衍射（XRD）和硬度测试等手段，分析其相组成和硬度变化。
三、结果与讨论1. 原始组织的影响原始组织的形态和结构对焊接热影响区的形成起着决定性作用。
当原始组织中存在大量的硬质相和夹杂物时，这些区域在焊接过程中更容易形成脆性区域，降低材料的整体性能。
而当原始组织中硬质相和夹杂物分布均匀且细小，其在焊接过程中对HAZ 的影响相对较小。
2. 焊接热影响区的微观组织变化在焊接过程中，由于温度梯度的存在，HAZ的微观组织会发生显著变化。
随着温度的升高，部分区域会发生相变，形成新的相结构。
这些新形成的相结构和晶粒尺寸的变化会对材料的力学性能产生影响。
3. 硬度和相组成的变化随着焊接温度的升高和时间的延长，材料的硬度会发生变化。
在HAZ的不同区域，硬度的变化趋势不同。
同时，通过XRD分析发现，不同区域的相组成也会发生变化，这进一步影响了材料的整体性能。
四、结论本文通过实验研究了原始组织对Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢焊接热影响区的影响。
(完整版)焊接冶金学(基本原理)习题总结
焊接冶金学（基本原理）部分习题及答案绪论一、什么是焊接，其物理本质是什么?1、定义：焊接通过加热或加压；或两者并用,使焊件达到原子结合，从而形成永久性连接工艺.2、物理本质：焊接的物理本质是使两个独立的工件实现了原子间结合，对于金属而言，既实现了金属键结合。
二、怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？1、对被焊接的材质施加压力:目的是破坏接触表面的氧化膜，使结合处增加有效的接触面积，从而达到紧密接触.2、对被焊材料加热（局部或整体)：对金属来讲，使结合处达到塑性或熔化状态,此时接触面的氧化膜迅速破坏,降低金属变形的阻力，加热也会增加原于的振动能，促进扩散、再结晶、化学反应和结晶过程的进行。
三、试述熔焊、钎焊在本质上有何区别？钎焊母材不溶化,熔焊母材溶化.1. 温度场定义,分类及其影响因素。
1、定义：焊接接头上某一瞬间各点的温度分布状态.2、分类：1) 稳定温度场—-温度场各点温度不随时间而变动;2) 非稳定温度场——温度场各点随时间而变动;3) 准稳定温度场——温度随时间暂时不变动,热饱和状态；或随热源一起移动。
3、影响因素:1) 热源的性质2) 焊接线能量3) 被焊金属的热物理性质a. 热导率b. 比热容c. 容积比热容d. 热扩散率e. 热焓f. 表面散热系数4) 焊件厚板及形状第一章二、焊接化学冶金分为哪几个反应区，各区有何特点?1、药皮反应区：指焊条受热后,直到焊条药皮熔点前发生的一些反应。
(100-1200℃) 1) 水分蒸发:100 ℃吸附水的蒸发，200－400 ℃结晶水的去除，化合水在更高温度下析出 2) 某些物质分解：形成Co,CO2，H2O ，O2等气体 3) 铁合金氧化 ：先期氧化,降低气相的氧化性2、熔滴反应区：指熔滴形成、长大、脱离焊条、过渡到整个熔池 1) 温度高：1800－2400℃ 2) 与气体、熔渣的接触面积大 ：1000－10000 cm2/kg 3) 时间短速度快:0.01-0.1s ；0。
07MnNiCrMoVDR钢焊接热影响区韧性研究
8试验与研究焊接技术第42卷第2期2013年2月文章编号：1002—025X(2013)02—0008—0307M nN i C r M oV D R钢焊接热影响区韧性研究陈碧强，丁连征，孟庆森(太原理工大学材料科学与T程学院，山两太原030024)摘要：采用G L E EB L E—1500热模拟试验机进行了07M nN i C r M oV D R调质钢焊接热影响区热模拟试验．分析不同峰值温度下H A Z的显微组织及其低温冲击韧性．结果显示，经历不同的热循环后，热影响区组织有不同程度的变化；冷却时间t∽控制在10～15S左右，热影响区显微组织均匀性及韧性最好：正火区低温冲击韧性平均值大于A SM E标准要求54J．过热区和不完全相变区的低温冲击韧性平均值低于A SM E标；隹要求．关键词：07M nN i C r M oV D R钢；热模拟；H A Z；低温冲击韧性中图分类号：T G457．5文献标志码：B0引言屈服强度在550M Pa钢种一般采用T M C P或者TM C P+回火的生产工艺．主要是通过降低钢板中碳含量以提高其低温冲击韧性和焊接接头性能，降低钢的裂纹敏感性。
添加N b，M o。
B等微量合金元素促进贝氏体组织转变以提高钢的强度Ⅲ。
受焊接热循环的影响，焊接热影响区是焊接接头性能123较差的区域，且普遍认为主要问题是H A Z韧性，主要会产生过热区的脆化；石油化工业乙烯球罐正在朝大型化、高参数发展，用于制作的中厚板调质型低合金高强钢必须具备足够的强度、低温断裂韧性的能力以保证乙烯球罐结构的完整，而长期以来我国大型乙烯球罐建造主要依靠引进国外球片或钢板…。
随着焊接热模拟技术的发展Ⅲ，焊接接头采用热模拟试验具有很多的优势，已经广泛用于高强度钢的焊接性能分析，杨才福等人㈣通过热模拟试验机分析了不同焊接热循环对低合金高强钢热影响区组织和性能的影响，研究表明．冷却速度较快时．粗晶区组织主要为板条贝氏体；冷却速度较慢时，板条贝氏体明显减少，粒状贝氏体显著增多：大尺寸粒状贝氏体的增多是导致该性能下降的主要原因。
《原始组织对Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢焊接热影响区的影响》范文
《原始组织对Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢焊接热影响区的影响》篇一一、引言随着工业技术的不断发展，双相耐候钢因其优良的耐腐蚀性和机械性能，在桥梁、建筑、船舶等工程领域得到了广泛应用。
Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢作为其中的一种重要类型，其焊接性能的优劣直接关系到结构的安全性和使用寿命。
然而，在焊接过程中，由于高温作用，焊接热影响区（Heat Affected Zone, HAZ）的组织和性能会发生显著变化，这将对钢的耐腐蚀性和机械性能产生重要影响。
因此，研究原始组织对Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢焊接热影响区的影响，对于优化焊接工艺、提高钢的耐候性能具有重要意义。
二、原始组织对焊接热影响区的影响1. 原始组织特性Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢的原始组织主要由铁素体和珠光体组成，此外还含有铜、磷、铬、镍、钼等合金元素。
这些元素的存在对钢的组织和性能具有重要影响。
2. 热循环过程及热影响区的形成在焊接过程中，焊缝附近经历了复杂的高温循环，使得该区域的组织发生显著变化，形成热影响区。
热影响区大致可分为熔化区、半熔化区以及局部相变区等。
3. 原始组织对热影响区的影响原始组织的晶粒大小、元素分布、相组成等都会对焊接热影响区的组织和性能产生影响。
例如，晶粒细小的原始组织在焊接过程中能更好地抵抗热循环带来的组织变化，从而使得热影响区的组织和性能更加均匀。
此外，合金元素的分布也会影响热影响区的相变行为和力学性能。
三、实验方法与结果分析1. 实验材料与方法选用不同原始组织特性的Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢进行焊接实验，通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射等手段观察和分析热影响区的组织和性能变化。
2. 结果分析（1）晶粒变化：原始组织中晶粒细小的钢种在焊接热影响区中晶粒长大程度较小，而晶粒粗大的钢种则晶粒长大程度较大。
这表明原始组织的晶粒大小对热影响区的晶粒变化具有重要影响。
（2）相组成变化：焊接过程中，热影响区的相组成会发生显著变化。
焊接原理焊接热影响区组织和性能
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焊接热影响区的组织和性能
一.焊接热影响区的组织分布
焊接结构钢根据热处理特性不同分为两类 :淬火钢,不易淬火钢,分别讲述淬火钢和 不易淬火钢的组织分布.
1.不易淬火钢:如低碳钢,某些不易淬硬的
低合金钢,如16Mn.15MoV.15MnTi等
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热影响区的组织分布
1).熔合区 2).过热区 3).相变重结晶区 4).不完全重结晶区 对于低碳钢,一些淬硬倾向不大的钢 (16Mn.15MnTi等)除过热区外其它各 区组织基本相同. 低碳钢过热区主要是魏氏组织W
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熔合区 焊缝金属 母材
16Mn钢焊接热 影响区
过热 区
不完全重结晶区
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2.易淬火钢
此类钢热影响区的组织分布与母材焊前热 处理有关焊前热处理.退火,正火,调质(淬 火+高回火) 1).完全淬火区 2).不完全淬火区 3).对于调质处理的钢(母材焊前处于调质状 态)回火区以下,发生不同程度的回火处理 ─回火区.组织性能变化取决于焊前调质 状态的温度.
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3.注意问题
1).热影响区中熔合区,过热区晶粒严重 长大,是焊接接头的薄弱地带. 2).低碳钢的不完全重结晶区,在急冷急 热的条件下,会表现出高碳钢的行为. 3).成分偏析严重,C.P.S高时易产生淬硬 组织,裂纹.
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二.焊接热影响区的性能
(一)HAZ的硬化 硬度
为了方便起见,常常用硬度的变化来判定 热影响区的性能变化,硬度高的区域,强度 也高,塑性.韧性下降,测定热影响区的硬 度分布可以间接来估计热影响区的强度, 塑性和裂纹倾向影响硬度的因素。
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(二)焊接热影响区的脆化 1)粗晶脆化
结构钢亚临界和焊接热影响区粗晶中
外文翻译Materials Science and Engineering A 385(2004) 352-358结构钢亚临界和焊接热影响区粗晶中M-A组织的外观形貌摘要：采用带有Gleeble热模拟的热模拟机重现硅含量在0.003%~0.315%内变化的钢中焊接热影响区的显微组织。
小范围组织的光学金相特性分析常用于探究焊接热影响区粗晶或焊接热影响区亚临界再加热区域中M-A组织的形成。
研究发现，硅能提高M-A组织的密度，以及大块状组织所占比例，并且在较宽的温度范围内验证了组织的形成。
相较于热影响区内的粗晶，一个较高的亚临界的峰值能显著提高大块状M-A组织的比例。
实验表明，回火促使M-A组织向碳化物转变，硅含量较高能够延缓这一转变。
研究表明，回火过程中M-A组织形态的改变由于碳的扩散不能被描述为逐步“收缩”现象。
关键词：焊接，热影响区，M-A组织，结构钢1. 前言众所周知，焊接过程中热循环对结构钢母材的显微组织和力学性能影响很深。
从以往来看，焊缝强度的最低值与热影响区粗晶区（CGHAZ）有关。
粗晶区靠近熔合线，在第一次加热的时候，几乎是马上就能获得很高的热量，而且，在多道次焊接过程中，对该区域再次加热只需要在低温下就能进行。
在过去的二十年里，重点同样放在了亚临界再加热粗晶区的研究上，该区域脆性有时比较大。
该区域对应于通过紧随其后的焊接道次在Ac1~Ac3温度范围内再次加热过的粗晶区（CGHAZ）。
亚临界区域中的组织转变导致焊接过程中部分基体组织转变为奥氏体组织（A）。
由于焊接冷却速度快，奥氏体可能转变为珠光体（P）或贝氏体（B），在特定的区域中，也可能更多地转变为马氏体（M）。
若基体组织的淬透性足够高，奥氏体为稳态组织。
因为马氏体转变开始点低于室温。
因此，M-A组织就是以这样的方式形成的。
C和Si通过下述机制促进M-A组织的形成：如果冷却速度和钢的成分组成与HAZ中B转变相同，则形成铁素体（F），同时伴随有C向渗碳体中的迁移。
焊接热影响区的脆化机理及防治措施
1 HAZ的脆化
定义：
HAZ脆化是热影响区在焊接热循环作用下所发生的塑性、 韧性严重下降的现象。
分类：
粗晶脆化、析出相脆化、组织转变脆化、热应变脆化、氢 脆化和石墨脆化等。
2 粗晶脆化（CGHAZ）
焊接粗晶热影响区处在焊缝和母材的过渡区域。
焊接过程中，其加热温度接近钢材的熔化温度， 虽然高温停留时间短暂，但与一般热处理不同， 在焊接的连续加热和冷却条件下，奥氏体晶粒长 大具有热惯性，实际晶粒度较粗。
于微裂纹的产生; ③M-A/基体界面(尤其是沿晶分布的块状M-A组元)的
应力集中和碳的偏析导致M-A组元与基体分离而产 生微裂纹; ④ M-A组元的变形导致其与基体分离而引发微裂纹。
4 组织脆化
（2）遗传脆化
所谓“组织遗传”是指厚板结构钢多层焊时，若 第一焊道的HAZ粗晶区位于第二焊道的正火区(相 变重结晶区)或两相区晶区的组织仍保留粗晶组织 和结晶学的位向关系。
现象。
5 热应变时效脆化
其特征是强度和硬度增强，而塑性、韧性下降。 只有钢中存在碳、氮自由间隙原子时才会发生这 种现象。
（2）动应变时效脆化 一般在较高的温度下，特别是200~400˚C温度
范围的预应变所产生的时效脆化现象。 HAZ的热应变脆化多数属于动应变时效脆化所引
起，通常所说的“蓝脆性”就属于动应变时效脆 化现象。
首选正火作为消除应变时效脆化的处理方法。
6 防治措施
为了防止CGHAZ脆化，一般应严格控制焊接热输 入，采用预热、后热等工艺措施。常规的焊接工艺 是焊前退火或正火处理，焊后进行调质处理。但有 时鉴于焊接的实际情况，焊前无法退火或正火，焊 后无法进行调质处理，必须通过焊后热处理保证其 韧性满足要求。
金属焊接热影响区的组织和性能
③ 高温停留时间短
热处理：保温时间可任意控制 焊 接： Ac3以上停留时间短（手弧焊4~20s，埋弧焊30~100s）
④ 自然条件下冷却
热处理：冷却速度可控制 焊 接：为自然条件下冷却
⑤ 加热的局部性和移动性
热处理：炉中整体加热 焊 接：局部集中加热，热源在移动
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二 、焊接时加热过程组织转变的特点
早期：母材主要是低碳钢，HAZ一般不会出现什么问题，焊接质量取决 于焊缝质量，人们的主要精力用于解决焊缝中可能出现的问题。 现在：母材材料的品种不断扩大（如低合金高强度钢、高合金特殊钢， 铝、铜、钛等有色金属的合金等），这些材料大多对加热敏感，有些化 学性质还相当活泼。HAZ的组织与性能将发生较大的变化，甚至会产生 严重的缺陷。 随着钢材强度、结构的尺寸与板厚不断增加，HAZ脆化倾向增大，产生 焊接缺陷的可能性增加，焊缝质量不再是决定焊接质量的唯一要素。
但应指出，由于奥氏体均质化程度受到焊 接加热过程的影响，因而加热过程也会对 冷却过程的组织转变产生影响，对此必须 给予充分注意。否则，在分析具体问题时， 可能得出不准确的结论。
共析成分成为一个成分范围
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三 、焊接时冷却过程组织转变的特点
2、马氏体转变临界冷速发生变化
例：45钢、40Cr钢焊接和热处理比较。图4-21 45钢 、 图4-22 40Cr钢
6
二、焊接热循环的参数及特征
7
三、焊接热循环参数的计算
数值模拟——是指用一组控制方程来描述一个过程的基本参数 变化关系； 利用数值方法求解，以获得该过程定量的结果。
根据焊接传热理论建立了许多描述焊接传热过程的数学 模型(包括焊接热循环参数)。
随着计算机的发展和普及，计算机的容量日益增大，计 算速度也越来越快，过去难以用分析方法求解的非线性问题现 在可以在计算机上用数值方法迎刃而解。
高胄
Ni：增加基体金属韧性并改善强化而不恶化HAZ韧性，随着 Ni的加入，强度和韧性都有改善 Al：随着Al的加入，钢中M-A岛数量减少，其平均长度减少， 并且M-A中残余奥氏体数量增加，从而提高HA转变的影响，我们 设计出合理成份的钢样来进行焊接热模拟试验，再进行实 验和分析。 焊接热模拟试验是采用灵敏而又精确的控制系统和可 靠的机械系统，在此试验装置上，使具有一定尺寸的小型 试样，再现与实际焊接热影响区某一点完全一致的热、应 力、应变循环，并用该试样的组织性能代表实际焊接HAZ 某点的组织性能，这就是焊接热模拟试验的基本原理。
考虑不同的线能量对组织转变的影响，因此焊接热模 拟试验在不同的大线能量下进行。 实验研究内容： 1，化学成份及线能量对奥氏体晶粒大小及其转变的影响 2，化学成份及线能量对MA岛形状、大小及其转变的影响 3，化学成份及线能量对热影响区韧性和强度的影响
Thank you!
实验部分
在基材的基础上加入单一的合金元素重新熔炼，来达 到下列的几种成份要求： 1,不同C （低碳0.02 中碳0.08 中碳0.16） 2,不同Si （0.05 0.25 0.45） 3,不同Nb（0.015 0.045 0.085 0.12 0.15） 4,不同Mn（1.0 1.5 2.0 ） 所得钢样经过轧制和切割，焊接热模拟，最后进行实 验和分析。
化学成份对大线能量焊接热影响区 组织转变的影响 汇报人：高 胄 时间：03/27/10
研究背景 近年来，在管线、桥梁、海上采油平台等方面越来越 多地采用大规格、高强度钢板，要求钢板可以采用大幅度 提高焊接效率的大线能量焊接技术进行焊接的同时，也要 保证焊后的钢板具有很高的强度和韧性。 焊接热影响区包括：熔合区、粗晶区、细晶区以及不 完全重结晶区。但随着焊接线能量的提高，焊接热影响区 峰值温度将达到或超过1400℃，使粗晶区晶粒粗化倾向明 显，造成焊接热影响区的性能(包括强度和韧性)恶化，易 产生焊接冷裂纹等问题。
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MA 组元对焊接热影响区粗晶区
断裂行为的影响*
荆洪阳** 霍立兴 张玉凤
(机械工程系)
摘要 将高强钢焊接热影响区中硬化组织M A 组元视作局部硬化区(L HZ),采用二维有限元数值方法讨论了含L HZ 材料的断裂机理.结果表明,含细长M A 的热影响区比含块状M A 的热影响区更容易产生裂纹.这一结果在高强钢焊接影响区CT O D 试验中得到证实,因此控制M A 组元形状能够改善焊接热影响区的韧性.
关键词:局部硬化区,M A 组元,断裂行为
分类号:T G404
EFFECT OF MA CONSTITUENT ON FRACTURE
BEHAVIOR OF WELD HAZ
Jing Hongyang Huo Lixing Zhang Yufeng
(Dept.o f M echa nical Eng.)
Abstract T wo -dimensio nal F E analy sis has been used t o inv est iga te the fr act ur e mechanism of the mater ial co ntaining t he L HZ (lo cal hard zo ne)cor responding to M A co nstituent in the w eld HA Z of hig h-str eng th steel.T he results show t hat the slender M A constit uent is m or e sensitiv e to micro crack for mation than the blo cky one .T his w as co nfirmed by a CT O D test o n t he w eld HA Z of a hig h-str eng th steel.Hence ,it is effect ive t o impr ov e the toug hness in the w eld HAZ by co n-t ro lling the shape of M A co nstituent.
Key words :lo cal har d zone ,M A co nst ituent ,fr acture behavior
高强钢焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)韧性降低的主要原因在于铁素体基体中出现马氏体-奥氏体组元(M A 组元).本文从力学的观点出发,将硬化组织MA 组元视作局部硬化区(LHZ ),采用有限元数值方法分析LHZ 的形状对热影响区断裂韧性的影响.
1997年7月Jul.1997 天 津 大 学 学 报JOURNAL OF TIANJIN UNIVERSITY 第30卷 第4期V ol.30 N o.4
本文1994年11月23日收到.1997年1月20日收到修改稿.
* 国家教委优秀青年教师基金资助项目(D194002).
** 1966年生,男,博士,副教授.Born in 1966,male ,Dr ,associate prof .
1 力学模型
对含碳0.07%,屈服点应力420M Pa 的T M CP 高强钢,定量分析CGHAZ 中M A 组元的分布形态.图象处理结果表明,M A 组元的体积含有率为6%左右,纵横比(M A 组元的图1 CGHAZ 的力学模型Fig .1 Mechanical models of C GHAZ
最大长度和最大宽度之比)大多
小于4.对此,本文提出如图1所
示的计算模型.根据LHZ 长边
与载荷方向的关系,将模型分为
LHZ 长边与载荷方向平行的L
型试件和LHZ 长边与载荷方向
垂直的P 型试件.同时使LH Z
的纵横比在1～4之间变化.根
据试件型式和LHZ 的纵横比,将
非均质试件分别称为L 1、L 2、L 4、
P 4试件.为了研究LHZ 强度的
影响,在基体屈服点(YP)为900
M Pa 一定的条件下,使LH Z 的屈服点分别为1200M Pa 和1600M Pa .采用有限元数值计算,分析LHZ 纵横比对材料断裂行为的影响.
2 LHZ 纵横比对材料断裂行为的影响
由文献[1]数值计算结果可知,对于含LHZ 的非均质材料,LHZ 比基体承受的应力高,LHZ 中有应力集中现象,另外应变在LH Z 和基体界面呈现不连续分布特征,说明在LH Z 内部或LHZ 与基体界面容易萌生裂纹.事实上高强钢焊接热影响区粗晶区中微观裂纹的观测结果[2]也表明,裂纹萌生于M A 组元(相当于LHZ )内部或M A 组元与基体交界处. 对于基体韧性很好,且在LH Z 及其周围所产生的裂纹对材料整体起决定作用时,本文提出如下两种微观裂纹萌生模型:
1)LHZ 内部解理裂纹萌生模型(A 类);
2)LHZ 和基体界面分离断裂模型(B 类).
2.1 LHZ 内解理裂纹萌生行为
当LHZ 内产生的解理裂纹对材料整体断裂起决定作用时,为了定量讨论断裂概率及诸因子的影响,可以采用局部法(Local approach)[3],综合考虑与断裂相关的有效体积及该体积内的应力分布,对材料的断裂行为进行评定.
局部法中以威布尔应力 w 作为断裂参量, w 为
(1)
式中: eff 为作用在断裂控制区微小元素上的有效应力;V 0和V pl 分别为材料的基本体积・486・天 津 大 学 学 报 1997年7月
和断裂控制区的体积.威布尔应力 w 遵从双参数威布尔分布
图2 非均质试件的威布尔应力Fig .2 Weibull stress for heterogeneous specimens
F ( w )=1-ex p - w u
m (2)式中:m 及 u 为材料常数.
当考虑LHZ 内的解理裂纹萌生行为时,
将基本体积V 0设为1,则威布尔应力 w 可表
示为
w =[∑k V k [ eff,k ]m L HZ ]1/m LHZ (3)
式中:m LHZ 为LHZ 的威布尔形状参量;V k 为
LHZ 内单元k 的体积; eff,k 为作用于单元k 的
有效应力(本文取最大主应力).m LHZ 参考其
它文献取20(它不影响计算结果的相对比
较).根据局部法,材料的 w 越大,断裂发生
概率越大.
图2描述了LHZ 的纵横比、强度及受载
方向对非均质试件 w 的影响. w 随LHZ
纵横比的增加而增大,说明可以通过控制LHZ
的形状来改变非均质材料的韧性;LHZ 与基体强度差的增大,使材料韧性劣化;L 型非均质材料的 w 比P 型要大得多.
2.2 LHZ 与基体界面分离断裂
考虑LHZ 与基体界面的强度不同,在界面处产生分离的情况.目前关于界面分离的条件还不很明确,本文考虑界面处的应变不连续超过界面强度所决定的某特定值后界面发生
图3 应变差沿LHZ /基体边界分布Fig .3 Distributions of strain dif ference along LHZ /matrix boundary
・487・ 第30卷第4期 荆洪阳等:M A 组元对焊接热影响区粗晶区断裂行为的影响
分离,采用有限元数值计算中界面处基体侧单元(M )和LHZ 侧单元(L)的等效塑性应变之差作为衡量应变不连续的指标,讨论诸因子对界面分离断裂的影响.
对于L 1型、L 4型和P 4型试件,图3示出了在一定的整体变形水平(整体应变 g =3%)下,应变差沿界面的分布.可见各类试件均在与载荷方向垂直的界面处出现应变差的最大值.L 型试件的应变差峰值较P 型试件高,说明L 型试件更容易发生界面分离断裂;随LH Z 与基体强度差的提高,界面分离断裂倾向增大.
图4 MA 组元纵横比的累积分布
Fig .4 Cumulative distributions of aspect ratio of MA constituents
3 MA 组元形状对断裂韧性的影响
由上述分析结果可知,当非均质材料中
LHZ 的方位呈任意分布时,含细长LHZ 的
材料比含块状LHZ 的材料容易发生断裂.
这一结果在高强钢焊接接头CT OD 试验(板
厚20m m,K 型坡口,裂纹位于热影响区)中
得到证实.对于启裂点处M A 组元含有率
基本相同(约为1.2%)的A 、B 、C 试件,图4
表示了M A 组元纵横比的累积频率分布和
相应的临界CT OD( c )值.可见,与有限元
数值结果相同,细长M A 组元含有率低的B
试件,临界CT OD 值较高.
4 结 论
含细长局部硬化区(LHZ )的材料比含块状LHZ 材料抗断裂能力低,并且在高强钢焊接热影响区CT OD 试验中得到证实,说明M A 组元(相当于LHZ)的块状化为改善热影响区粗晶区韧性的有效方法.
参 考 文 献
1 J ing Hon gyang ,et al.Effect of Local Hard Zon e on Fracture In itiation of Weld HAZ.T rans of T ianjin Univ,1995,1(1):31～36
2 Chen J H ,et al .M icro -fracture Behavior Induced by M -A Cons tituent in W eld ing HAZ of HT 80Steel .Acta M etall,1984,32(6):1779～1788
3 M udry F.Local Approach to Cleavage Fracture of a Nu clear Pr ess ure Ves sel Steel.Nuclear Eng Des ign,1987,105(1):65～76・488・天 津 大 学 学 报 1997年7月。