焊接金相分析(大纲)
焊接接头金相分析实验指导书
焊接接头金相分析实验指导书一、实验目的1.观察不同焊接方法制备的焊接接头的宏观形貌特征，了解电弧焊、氩弧焊、等离子焊、真空电子束焊等不同焊接方法与其金相组织的关系和影响。
2.观察典型焊接接头的显微组织的分布及其特征，了解焊接接头的焊缝区、熔合线、热影响区等不同金相组织产生的原理。
3.观察焊接裂纹的宏观形貌和显微组织，了解焊接裂纹生成机理。
二、实验步骤1.焊接接头宏观分析1）用眼或低倍放大镜观察用氩弧焊、等离子焊、电子束焊等不同焊接方法制备的若干个焊接接头的波纹、堆高、缺陷等外观形状。
2）用游标尺测量各种焊接接头的焊缝、热影响区的宽度，测量部分焊接接头的焊缝深度。
3）观察各种焊接接头的结晶组织方向，以及焊接接头中是否存在气孔、裂纹、夹渣、未焊透等缺陷。
2.焊接接头显微组织分析1）用普通金相试片制作方法，将焊接接头横断面磨制成显微金相试样，用5 %的硝酸酒精溶液腐蚀试样。
2）将金相试样平稳放置在立式金相显微镜的观测平台上；根据试样观察要求，选用放大倍数合适的物镜及目镜；对该显微镜的光栏、焦距等进行调整，使观察图像清晰。
3）首先找到焊接接头的焊缝区，然后通过调整立式金相显微镜的观测平台，缓慢将金相试样从焊缝区向母材区移动，观察焊接接头不同区域的金相组织变化。
4）仔细观察焊接接头的焊缝区、熔合区、过热区、正火区、不完全相变区等五个区域的金相组织，对照相关金相组织照片，仔细分辨各区域金相组织的典型特征。
5）对存在焊接裂纹的试样，仔细观察裂纹所在的部位、走向，以及裂纹周围的金相组织特征。
三、实验设备及化学用品1.XJL—02A型立式金相显微镜2.PF—20型抛光机3.硝酸酒精滤纸脱脂棉等四、实验报告要求1. 绘制出不同焊接方法制作的焊接接头的宏观形貌示意图，并注明焊缝宽度（深度）、热影响区宽度、焊缝堆高、焊缝波纹等的尺寸；并加以分析说明。
2. 绘制出焊接接头的显微组织形貌示意图，并将焊缝区、熔合区、过热区、正火区、不完全相变区等五个区域的金相组织用金相组织示意图描绘，并说明各区域的组织特点，分析其产生的原因。
焊缝接头组织的金相观察与分析
焊缝接头组织的金相观察分析一、实验目的1、认识焊缝区和热影响区各区段的组织特征。
2、了解焊缝金相检验方法和焊接接头的形成过程3、掌握焊接组织对性能的影响二、实验原理焊接是工业生产中用来连接金属材料的重要加工方法。
根据工艺特点不同，焊接方法又分为许多种，其中熔化焊应用得最广泛。
熔化焊的实质就是利用能量高度集中的热源，将被焊金属和填充材料快速熔化，热后冷却结晶而形成牢固接头。
由于熔化焊过程的这一特点，不仅焊缝区的金属组织与母材组织不一样，而且靠近焊缝区的母材组织也要发生变化。
这部分靠近焊缝且组织发生了变化的金属称为热影响区。
热影响区内，和焊缝距离不一样的金属由于在焊接过程中所达到的最高温度和冷却速度不一样，相当于经受了不同规范的热处理，因而最终组织也不一样。
根据组织和性能区别，焊接接头分为焊接区和焊接影响区。
焊缝区，是熔池泠凝后为铸态组织，在冷却过程中，液态金属自熔合区向焊缝的中心方向结晶形成的柱状晶组织，焊缝金属的性能一般不低于母材性能，但易产生裂纹。
以低碳钢为例，根据热影响区内各区段在焊接过程中所达到的最高温度范围，依次分为熔合区（固相线一液相线），过热区（1100℃——固相线）；完全正火区（AC3——1100℃）；不完全旺火区（AC1～AC3）。
对易淬火钢而言，还会出现淬火组织。
热影响区如图所示如图所示（1）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，但该区对于焊接接头的强度、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。
（2）过热区（粗晶粒区）加热温度范围Tks-Tm(Tks为开始晶粒急剧长大温度，Tm 为熔点)，当加热至1100℃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。
焊接接头的金相分析
焊接接头的⾦相分析实验⼀焊接接头的⾦相分析⼀、实验⽬的1.初步掌握焊接接头⾦相试样的制备⽅法。
2.了解低碳钢、管线钢焊接接头各区域⾦相组织及分布特点。
⼆、实验内容1.⾃制低碳钢焊接接头试样，观察与分析其⾦相组织。
2.对实验室制备好的低碳钢、管线钢试样进⾏⾦相组织观察、分析和⽐对。
三、实验原理⾦属材料焊接成型的过程中，焊接接头的各区域经受了不同的热循环过程，因⽽所获得的组织也有很⼤的差异，从⽽导致机械性能的变化。
对焊接接头进⾏⾦相分析，是对接头性能进⾏分析和鉴定的⼀个重要⼿段，它在科研和⽣产中已得到了⼴泛的应⽤。
焊接接头的⾦相分析包括宏观和显微分析两⽅⾯。
宏观分析的主要内容为：⽤⾁眼、放⼤镜、或低倍显微镜（＜100×）观察与分析焊缝成形、焊缝⾦属结晶⽅向和宏观缺陷等。
图1-1是在50倍显微镜下所观察到的焊接接头的宏观照⽚：图1-1 焊接接头的宏观照⽚ 50X显微分析是借助于光学显微镜或电⼦显微镜（＞100×）进⾏观察、分析焊缝的结晶形态、焊接热影响区的组织、分布特点以及微观缺陷等。
焊接接头由焊缝⾦属、焊接热影响区及母材等三部分组成。
焊缝⾦属的结晶形态及焊接热影响区的组织变化不仅与焊接热循环有关，也和所使⽤的焊接材料及被焊材料有密切的关系。
1.焊缝的交互结晶熔化焊是通过加热使被焊⾦属的联接处达到熔化状态，焊缝⾦属凝固后实现⾦属的联接。
联接处的母材和焊缝⾦属具有交互结晶的特征，图1-2为母材和焊缝⾦属交互结晶的⽰意图。
图1-2 母材和焊缝⾦属的交互结晶由图可见，焊缝⾦属与联接处的母材具有共同的晶粒，即熔池⾦属的结晶是从熔合区母材的半熔化晶粒上开始向焊缝中⼼成长的。
这种结晶形式称为交互结晶或联⽣结晶。
当晶体最易长⼤⽅向与散热最快⽅向⼀致时，晶体便优先得到成长，有的晶体由于取向不利于成长，晶粒的成长会被抑制，这就是所谓的选择长⼤，并形成焊缝中的柱状晶。
2.不易淬⽕钢焊接热影响区⾦属的组织变化不易淬⽕钢包括低碳钢和热轧、正⽕低合⾦钢等。
焊接接头金相试验的方法及内容
焊接接头金相试验的方法及内容。
焊接接头的金相试验包括宏观金相试验和微观金相试验两部分。
（1）宏观金相试验直接用肉眼或低倍放大镜进行检查。
1）宏观（粗晶）分析试验时在试件上截取横断面，然后经过打磨、腐蚀再进行观察。
宏观（粗晶）分析可以了解焊缝一次结晶组织的粗细程度和方向性；熔池形状、尺寸；焊缝接头各区域的界限和尺寸；各种焊接缺陷的存在情况。
2）断口检查在焊缝表面沿焊波方向车一条沟槽，槽深约为焊缝厚度的1/3，用拉力机将试样拉断，用肉眼或5～10倍放大镜观察断口处可能存在的缺陷种类和大小。
断口检查对“未熔合”或“熔合不良”这种缺陷十分敏感，常用于管子对接接头中。
3）钻孔检验用磨成90°角、直径较焊缝宽度大2～3mm的钻头在焊缝上钻孔、钻孔深度为焊件厚度的2/3，然后用10％硝酸水溶液浸蚀孔壁，可检查焊缝内部的气孔、裂纹、夹渣等缺陷，检查完毕钻孔处应予以补焊。
钻孔检验目前用得较少。
（2）微观金相试验用1000～1500倍金相显微镜观察焊缝金属的显微组织和显微缺陷（如微裂纹），可作为质量分析及试验研究的手段。
焊接接头金相组织分析
实验十二焊接接头金相组织分析一、实验目的1、熟悉焊接热影响区的组织分布特征及金相显微镜的使用方法；2、掌握焊接接头的分区组成；3、了解焊接参数对焊接接头显微组织的影响；二、实验原理焊接接头由焊缝、熔合区和热影响区（HAZ）三部分组成，其组织特征存在明显差异。
熔合区是焊接接头中焊缝向母材HAZ过渡的区域，由半熔化区与未混合区两部分组成，熔合区的构成及附近各区的相对位置如图1所示。
图1 熔合区的构成示意图1-焊缝区（富焊条成分）; 2-焊缝区（富母材成分）; 3-半熔化区; 4-HAZ; 5-熔合区焊缝是由熔池金属结晶凝固形成的，由于熔池金属冷却速度快且在运动状态下结晶，因此形成的组织为非平衡组织。
多数情况下晶体从熔合区半熔化的晶粒上以柱状晶形态向焊缝中心生长，具有联生结晶的特点。
焊接工艺参数对凝固形态影响较大，不同工艺条件下，焊缝中心可能是柱状晶组织，也可能出现等轴晶组织。
焊缝金属凝固时的结晶形态见图2。
HAZ是指在焊接热源作用下焊缝外侧处于固态的母材发生组织和性能变化的区域。
由于焊接时HAZ上各点距离焊缝的远近不同，各点所经历的焊接热循环不同，因此整个HAZ的组织和性能分布是不均匀的。
HAZ的组织分布与钢的种类、不同部位的加热最高温度有关。
对于焊后空冷条件下不易形成马氏体的不易淬火钢，焊接HAZ包括过热区、正火区和不完全重结晶区。
过热区的峰值温度在固相线以下到晶粒开始急剧长大的温度，相应区域组织粗大；正火区的峰值温度在A c3以上到晶粒开始急剧长大的温度范围内，加热时发生完全奥氏体相变，冷却后组织由细小的铁素体和珠光体组成；不完全重结晶区的峰值温度处于A c1～A c3之间，加热时发生奥氏体相变的组织冷却时转变为细小的铁素体和珠光体，未发生相变的铁素体继续长大成为粗大的铁素体，晶粒大小和组织不均匀。
三、实验设备及材料1、金相显微镜及图像采集系统。
2、20＃钢焊接接头的金相试样。
四、实验内容及步骤1、焊接接头试样制备尺寸为200×75mm的20＃钢板2块，清除表面的氧化物和铁锈，进行脱水和脱脂处理；按照规定规范烘干E4303焊条；沿试板表面中心线用直径 3.2mm图2 焊缝金属的结晶形态焊条堆焊出长125±10mm的焊缝，1号试板采用150A电流，2号试板采用200A电流；焊后静止空气中自然冷却，不进行任何热处理；在室温下采用机械加工方法垂直切割焊缝，然后在断面上取金相观察试样，切割时注意加强冷却；2、金相试样的预磨、抛光与浸湿参照实验五中的相关内容；3、小电流焊接接头的组织观察低倍观察焊接接头组织，寻找熔合线，然后高倍放大观察熔合区的组织特点；观察焊缝联生结晶的特点，并由熔合区开始向焊缝中心推移，观察焊缝组织的变化规律；观察HAZ的分区组织特点，利用图像采集系统记录过热区、正火区、不完全重结晶区的组织，并与母材的进行对比，分别在100×，200×，500×下拍摄金相组织照片。
焊接区断口金相分析(图片转文字)
1第一章绪论 (1)§1—1断口金相学的发展及任务 (1)一、断口金相学的由来爰发展 (1)二、断口金相学的任务 (1)三、断口金相学在焊接中的应用 (1)§1—2断口金相的一般技术 (2)一、断口的保存与清洗 (2)二、断口的宏观分析技术 (2)三、断口的微观分析技术 (3)第二章典型金属断口的宏观与微观分析 (7)§2—1断裂形式的分类 (7)按材料断裂前吸收能量或宏观塑性变形量 (7)二、按断裂途径或裂纹走向 (7)§2—2典型断口的宏观形貌分析 (8)一、静载拉伸断口的宏观形貌 (8)二、v形缺口试样冲击断口的宏观形貌 (13)疲劳断口的宏观形貌 (17)§2-3典型断口的微观形貌分析 (20)一、延性断裂断口的微观特征及其形成机制 (20)二、脆性断裂断口的微观特征厦其形成机翩 (28)第三章焊接区裂纹断口金相分析 (59)§3一l焊接热裂纹断口形貌分析 (59)一、焊接热裂纹的形式与分类 (59)二、凝固裂纹的形成条件与断口特征 (60)三、液化裂纹的形成条件与断口特征 (65)四、高温失塑裂纹的形成条件与断口特征 (67)§3-2焊接冷裂纹断口形貌分析 (68)一、氢致延迟裂纹断口特征及其形成机制 (68)二、淬火裂纹断口特征及其形成机制 (87)三、层状撕裂断口特征及其形成机制 (93)§3-3焊接再热裂纹断口特征厦形成机制 (100)一、裂纹性质，宏观特征爰形成条件 (100)二、裂纹形成机制爰断口微观形貌 (102)第四章焊接区脆化及脆性断裂断口形貌分析 (108)§4—1焊缝金属的低温脆性及其断口焊缝金属的低温脆断爰其最薄弱环节 (109)二、焊缝金属低温冲击断口分析……………§4r2热影响区脆化及低温脆断断口形貌分析 (114)熔合线脆化 (114)二、多层焊热影响区中的局部脆化 (128)三、热应变脆化 (131)第五章焊接接头的腐蚀开裂断口形貌分析 (132)§5—l焊接接头的晶问腐蚀 (132)一、奥氏体不锈钢焊接热影响区中的敏化区腐蚀 (132)二、稳定型奥氏体不锈钢热影响区中的刀状腐蚀三、铁素体不锈钢热影响区中的局部腐蚀§5-2 }材厦焊接接头的应力腐蚀开裂 (134)一，应力腐蚀裂纹的类型 (136)二，应力腐蚀裂纹的断口形貌分析 (137)§5--3氢侵蚀开裂 (142)参考文献 (144)分析 (109)§1-1断口金相学的发展及任务一、断口金相学的由来及发展金属断口分析是一门研究金属断裂表面的科学。
焊接接头组织的金相观察与分析
接头焊缝组织的金相观察与分析1.实验说明焊接是工业生产中用来连接金属材料的重要加工方法。
根据工艺特点不同，焊接方法又分为许多种，其中熔化焊应用得最广泛。
熔化焊的实质就是利用能量高度集中的热源，将被焊金属和填充材料快速熔化，热后冷却结晶而形成牢固接头。
由于熔化焊过程的这一特点，不仅焊缝区的金属组织与母材组织不一样，而且靠近焊缝区的母材组织也要发生变化。
这部分靠近焊缝且组织发生了变化的金属称为热影响区。
热影响区内，和焊缝距离不一样的金属由于在焊接过程中所达到的最高温度和冷却速度不一样，相当于经受了不同规范的热处理，因而最终组织也不一样。
以低碳钢为例，根据热影响区内各区段在焊接过程中所达到的最高温度范围，依次分为熔合区（固相线一液相线），过热区（1100℃——固相线）；完全正火区（AC3——1100℃）；不完全旺火区（AC1～AC3）。
对易淬火钢而言，还会出现淬火组织。
焊接结构的服役能力和工作可靠性，既取决于焊缝区的组织和质量，也取决于热影响区的组织和宽窄。
因此对焊接接头组织进行金相观察与分析已成为焊接生产与科研中用以评判焊接质量优劣，寻找焊接结构的失效原因的一种重要手段。
本实验采用焊接生产中应用最多的低碳钢为母材，用手工电弧施焊，然后对焊接接头进行磨样观察。
二、实验目的1、学会正确截取焊接接头试样。
2、认识焊缝区和热影响区各区段的组织特征。
3。
深刻领会熔化焊焊接过程特点。
三、实验设备及器材1、施焊设备及器材（手弧焊机、结422焊条，面罩）。
2、200×100×8mmA3钢板一块。
施焊前用牛头刨床沿其长度方向中心线刨一条深2mm，宽4～5mm的弧形槽。
3、砂轮切割机一台。
4、钳工工具一套。
5，制备金相试样的全部器材。
6、金相显微镜若干台。
四、实验方法与步骤1、在钢板上沿刨槽用F4mm结422焊条一根施焊。
焊接电流取140～150A。
2、待钢板冷至室温后，用砂轮切割机截取试样。
截取部位如下图所示，切割时须用水冷却。
焊接接头的金相分析
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实验原理
焊缝宏观形貌：
切取焊接接头的横截面，经浸蚀试样显示宏 观组织，可见焊接接头分为三部分：焊缝中心 为焊缝金属，靠近焊缝的是热影响区，接
①焊缝区 ②—③热影响区（过热区、正火区、部分相变区） ④母材
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实验原理
焊接接头的显微组织 焊接接头分为两部分：一是焊缝，另一是热影响区。 所谓焊接接头热影响区，是指母材在焊接电弧的热作用
焊接接头的金相分析
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实验目的
1. 观察焊接接头的宏观形貌 2. 掌握低碳钢焊接接头各区域的组织变化 3. 了解焊缝金相检测方法
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实验原理
焊接过程中，焊接接头各部分经受了不同的热循环， 因而所得组织各异。组织的不同，导致机械性能的变 化。对焊接接头进行金相组织分析，是对接头机械性 能鉴定的不可缺少的环节。
实验一焊接接头组织金相分析及焊条选用、分类
兰州理工大学材料科学与工程学院《材料成型原理》实验指导书（铸造、焊接、金压）2０0６.3．１5实验一铸造合金流动性的测定一、概述液态合金充填铸型型腔获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力称为液态合金的充型能力.它受合金性质、铸型性质、浇注条件和铸件结构四方面因素的影响.流动性是指液态合金本身充填铸型的能力。
流动性好的合金,出于其充型能力强，因而容易充满型腔,有利于获得形状完整、轮廓清晰的铸件。
流动性差的合金，充型能力就差,容易使铸件产生浇不足、冷隔等铸造缺陷。
因此，流动性是铸造合金重要的铸造性能之一。
二、测试方法流动性测试是将液态合金浇入专门设计的流动性试样沟道(型腔）中,以其停止流动时获得的长度作为流动性指标:也可以用试样尖端或织薄部分被充填的程度作为流动性指标。
后者旨在研究液态合金充填型腔细薄部分及棱兔的能力。
由于流动性的测定是在特定的铸型条件、浇注条件和试样沟道中进行的，所以,测定时必须稳定上述条件，才一能保证测试结果有较好的再现性和精确度.铸造合金种类繁多（铸铁、铸钢、有色合金、高温合金等等）,各种合金的物理及热物理性质千差万别;所研究问题的侧重点又不尽相同。
因此，流动性试样的类型很多，其中,绝大多数采用重力浇注方法，个别采用真空吸铸；沟道大多做成直棒形或弯曲成一定形状(如螺旋线形）。
试样铸型大多为砂型和金属型，偶尔采用石墨型。
下面介绍几种常用或结构特殊的流动性试样。
1、螺旋线形螺旋线形应用最为广泛，目前已被建议为标准方法。
螺旋线形流动性试样见图：5-４。
螺旋线形试样以采用阿基米德螺旋线和渐开线为多见．按内浇口位置又可分为内流式与外流式,内流式结构简单，造型万使,坦由子流道袖辜运新增人，局韶祖力损失随流程的增大而增大，再加上沿捏沮力损失,将使液态合金的流动条件的变化较大。
外流式的结构较复杂，但局部蛆力损失渐趋减少。
沿程阻力损失逐渐增大，结果，流动“件“变化较小，测定结果的精确度较高。
由于铸型和浇注条件在每次测试由很难保持一致，特别是浇注时压头（浇注速度、流量等）的波动对测试结果的影响很大.因此,采用这种试样取得满意结果的关键,在于稳定金属压头.目前，主要采取改进浇注系统结构，使浇注时金属压头尽可能稳定的措施来提高测试的精确度。
焊接接头金相组织分析
焊接接头金相组织分析一、试验目的（一）观察与分析焊缝的各种典型结晶形态（二）掌握低碳钢焊接接头各区域的组织变化（三）了解低碳钢焊接热影响区的组织变化规律。
二、试验装置及试验材料（一）粗、细金相砂纸一套（二）平板玻璃2块（三）金相显微镜4台（四）吹风机1个（五）抛光机4台（六）低碳钢焊接接头试片1个（七）腐蚀液：4％硝酸酒精溶液（八）乙醇、丙酮、棉花等三、试验原理（一）焊缝凝固时的结晶形态❖1、焊缝的交互结晶，如图1所示❖❖熔池金属的结晶是从熔合区母材的半熔化晶粒上开始向焊缝中心成长2、焊缝的结晶形态根据成分过冷的结晶理论，合金的结晶形态与溶质的浓度C0、结晶速度R和温度剃度G有关。
图2 C0、R和G对结晶形态的影响（二）低碳钢焊缝热影响区金属的组织变化以低碳钢为例，根据其热影响区金属组织的特性，可分为四个区域，如图3所示:图3低碳钢焊接热影响区分布特征1-熔合区；2-粗晶区；3-结晶区；4-不完全重结晶区；5-母材a、接头金相组织：1、未受热影响的焊缝金属区；2、受影响的层间金属区，结晶形态消失；3、受过热作用的热影响区；4、母材；b、过热粗晶区魏氏体组织C、左侧一次正火细晶区，右侧二次正火，晶粒较粗d、不完全结晶区组织e、母材组织（三）30CrMnSiA钢焊缝热影响区金属组织变化30CrMnSiA钢的连续冷却转变曲线四、实验方法及步骤（一）低碳钢焊接接头金相分析1、试样的准备；2、用金相砂纸打磨试片；3、抛光试片；4、腐蚀；5、在显微镜下观察与分析（二）30CrMnSiA钢试片的制作1、将厚度为的30CrMnSiA钢板切成180× 20mm和180× 35mm两种规格的试片；2、试片焊前进行退火处理；3、去除试片表面油污及氧化物；4、分别用电弧焊和气焊焊接试片；5、制作金相试样：打磨、抛光、腐蚀等；6、在显微镜下观察已制备好的金相试样；五、实验结果整理与分析（一）根据金相观察照出各区域焊接接头显微组织；❖（二）分析焊接接头各区域显微组织特征；❖焊接接头主要包括5个区域❖1、熔合区2、过热区3、正火区4、部分相变区5、再结晶区❖1、熔合区❖❖紧邻焊缝的母材与焊缝交界处的金属称为熔合区或半熔合区。
焊接区断口金相分析(图片转文字)
第一章绪论 (1)§1—1断口金相学的发展及任务……………1 一、断口金相学的由来爰发展……………1 二、断口金相学的任务……………………1 三、断口金相学在焊接中的应用…………1 §1—2断口金相的一般技术…………………2 一、断口的保存与清洗………………………2 二、断口的宏观分析技术……………………2 三、断口的微观分析技术……………………3 §2—1§2—2二、v §2-3§3一l §3-2一、氢致延迟裂纹断口特征及其形成机制………………………………………68 二、淬火裂纹断口特征及其形成机制………87 三、层状撕裂断口特征及其形成机制………93 §3-3焊接再热裂纹断口特征厦形成机制……………………………………………100 一、裂纹性质，宏观特征爰形成条件…100 二、裂纹形成机制爰断口微观形貌……102 第四章焊接区脆化及脆性断裂断口形貌分析……………………………108 §4—1焊缝金属的低温脆性及其断口 §1-1断口金相学的发展及任务一、断口金相学的由来及发展金属断口分析是一门研究金属断裂表面的科学。
由于断裂过程往往是瞬间完成的，所以靠实验方法直接掌握整个断裂过程的物理现象或断裂机理比较困难，然而，在断裂造成的断口表面上却往往留下某些反映断裂的物理过程的痕迹或信息。
正如考古学家靠分析化石，法医靠解剖尸体来取得结论那样，断口金相工作者靠对断口表面保留的痕迹的分析目录来获得断裂起因或断裂机制方面的可靠情报。
从中世纪开始，人们已经会运用肉眼或放大镜对金属断口进行宏观分析，16世纪，人们已懂得用断口的宏观形貌来评定金属材料的质量。
如将开缺口的铜锭横向打断，观察断口以检查铜锭的质量。
19世纪，人们已经把断口的宏观形貌进行分类；研究了断口形貌由纤维状转变为结晶状的影响因素；认识了典型的标准形状拉伸断口的形成与分区等(2)作为事故分析的重要手段。
第十章焊接的金相检验
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1一焊缝中的完全混合熔化区；2-焊缝中的未混 合熔化区；3-母材中的部分熔化区；4一受热影 响的母材区（热影响区）；5一实际的熔化与未 熔化部分的分界线；6一未受热影响的母材区
1一熔融的焊接金属；2一成长中的晶体； 3-母材近缝区晶 粒；4一熔合线；
5一熔化的晶界
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四、焊缝热影响区组织特征
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与间断裂纹群和放射状裂纹不同。
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四、孔穴
❖ 1.气孔是熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残 留下来所形成的空穴。
❖2. 缩孔是熔化金属在凝固过程中收缩而产生 的孔穴。
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五、固体夹杂
❖ 包括夹渣、焊剂或熔剂夹渣、氧化物夹杂、皱 褶、金属夹杂等，共五种固体夹杂缺欠。
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六、未熔合和未焊透
❖ （一）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。 ❖ （二）未焊透 ❖ 焊接时接头的根部未完全熔透的现象。
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七、形状缺欠
❖ 指焊缝的表面形状与原设计几何形状有偏差。 它包括以下六类缺欠：
❖ （一）咬边 ❖ （二）缩沟 ❖ （三）焊瘤 ❖ （四）烧穿 ❖ （五）焊缝接头不良
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八、其他缺欠
❖ 电弧擦伤、飞溅、钨飞溅、表面撕裂、不按操 作规程造成的磨痕、凿痕及打磨过量、定位焊 缺欠及层间错位等，共14种缺欠。
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20钢焊缝热影响区的组织
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33H34 Nhomakorabea❖ （二）常用钢焊接接头组织形貌特征 ❖ 1．铁素体 ❖ ①自由铁素体。它是奥氏体晶界上析出的铁素体，
15Crmog焊后金相分析规范
15Crmog焊后金相分析规范
（1）切割试样
为防止因切割试样使热影响区组织和硬度发生变化，不能准确反映原始数据，切割采用机械切割。
（2）粗磨
为了便于精磨，首先将机械切割下的试样用砂轮机在观察一面进行找平。
为了保证在粗磨、精磨和抛光中不损坏砂纸和绒布，将试样各个角都磨出1.5×1.5的倒角，并在试样四个角处磨出圆弧。
（3）细磨
将粗磨后的面放在砂纸上进行单相磨制，待试样表面划痕方向一致后转换打磨方向，磨制中，受力和磨制速度要均匀，一定要使试样观察面保持与砂纸面平行，力量不能过大也不能过小。
力量过大容易使砂纸过早破损，过小则磨制时间增加。
砂纸型号从100~1200目，
由粗到细进行磨光，一直到试样表面用肉眼观察不到磨制的痕迹为止。
（4）抛光
抛光布应选择表面有绒、平整，并具有一定紧实程度的呢子布。
如果选用绒层过厚表面又软的幕布，就会将试样抛圆。
抛光前首先将绒布用剪子剪成大于抛光盘40mm左右的圆形样，并用清水洗净和湿
透绒布，放置在抛光盘上用紧固圈将绒布固定。
8.焊接接头金相组织分析
焊接接头金相组织分析、实验目的（一）观察与分析焊缝的各种典型结晶形态；（二）掌握低碳钢焊接接头各区域的组织变化。
、实验装置及实验材料（一）粗、细金相砂纸1套（二）平板玻璃1块（三）不同焊缝结晶形态的典型试片若干（四）低碳钢焊接接头试片1块（五）正置式金相显微镜1台（六）抛光机1台（七）工业电视（或幻灯机）1台（八）吹风机1个（九）4 %硝酸酒精溶液、无水乙醇、脱脂棉若干（十）典型金相照片（或幻灯照片）一套三、实验原理焊接过程中，焊接接头各部分经受了不同的热循环，因而所得组织各异。
组织的不同，导致机械性能的变化。
对焊接接头进行金相组织分析，是对接头机械性能鉴定的不可缺少的环节。
焊接接头的金相分析包括宏观和显微分析两个方面。
宏观分析的主要内容为：观察与分析焊缝成型、焊缝金属结晶方向和宏观缺陷等。
显微分析是借助于放大100倍以上的光学金相显微镜或电子显微镜进行观察，分析焊缝的结晶形态，焊接热影响区金属的组织变化，焊接接头的微观缺陷等。
焊接接头由焊缝金属和焊接热影响区金属组成。
焊缝金属的结晶形态与焊接热影响区的组织变化，不仅与焊接热循环有关，也和所用的焊接材料和被焊材料有密切关系。
（一）焊缝凝固时的结晶形态1 •焊缝的交互结晶熔化焊是通过加热使被焊金属的联接处达到熔化状态，焊缝金属凝固后实现金属的焊接。
联接处的母材和焊缝金属具有交互结晶的特征，图4 —1为母材和焊缝金属交互结晶的示意图。
由图可见，焊缝金属与联接处母材具有共同的晶粒，即熔池金属的结晶是从熔合区母材的半熔化晶粒上开始向焊缝中心成长的。
这种结晶形式称为交互结晶或联生结晶。
当晶体最易长大方向与散热最快方向一致时，晶体便优先得到成长，有的晶体由于取向不利于成长，晶粒的成长会被遏止。
这就是所谓选择长大，并图4-1焊缝金属的交互结晶示意图形成焊缝中的柱状晶。
2 •焊缝的结晶形态根据浓度过冷的结晶理论，合金的结晶形态与溶质的浓度C o、结晶速度（或晶粒长大速度）及和温度梯度G有关。
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焊接金相分析（大纲）
一概述
1 定义：焊接金相分析是以焊接金属学为理论基础，密切联系焊接工艺条件，以金相分析方法来研究焊接接头的组织变化，研究焊接缺陷和接头性能与焊接方法之间的关系，是验证和提高焊接接头质量的一门试验学科。
焊接金相分析的应用：基本内容是焊接前后发生的组织、性能变化，可以应用于―――新材料焊接性分析与焊接材料焊接工艺优化；焊接结构失效分析；焊接裂缝及其他焊接缺陷产生原因分析；焊接相变过程；焊接裂缝的形态和产生机理；焊接缺陷与焊接工艺间的关系；合金元素对接头组织和性能的影响；焊缝的一次组织、二次组织与焊缝性能的关系等。
焊接金相分析设备：实体显微镜，光学显微镜，高温显微镜，TEM，SEM，XRD等等。
性能测定设备有：万能试验机（拉、压、弯），冲击试验机，各种硬度计，显微硬度计，差热分析仪，热膨胀分析仪，等等。
焊接系统工程学：焊接工程有三个分枝，即焊接冶金学、焊接工艺学和焊接力学。
它们相互联系
又自成体系，焊接系统
工程学简图见图1。
图1 焊接技术系统化
2 焊接金相分析方法
焊接金相分析方法是通过解剖试样，直接在金相显微镜下进行观察、分析或通过金相物理方法的测试检查。
焊接金相分析方法的特点：因为焊接热过程的复杂性，使焊接金相比一般金相研究更困难。
例如HAZ是母材在焊接热循环作用下形成的一系列连续变化的梯度组织区域。
焊接接头缺陷的分析是焊接金相研究的一个重要内容。
要准确、直观地检查出焊接裂缝、夹杂物、夹渣、气孔、未焊透等。
较无损探伤更准确可靠，尤其是微裂纹。
二焊接区金相试样制备方法
1．焊接区金相取样方法
取样原则：服从于金相分析特点和要求，充分考虑焊接接头特点和焊接工艺特点来确定焊接金相取样的部位、数量及大小。
焊接区显微组织金相样的切取方法
焊接结构及焊接产品事故分析取样方法
2．焊接区金相试样制备方法
大型产品及焊接结构的事故分析取样，多采用气割或机械加工方法切下大块样品，然后像小型试件一样，经过切割、平整、磨光、抛光、浸蚀等一系列加工制成小金相试样。
3．焊接区金相试样显示方法
显示焊接金相试样组织的方法有两种：化学试剂显示法和电解浸蚀剂显示法。
化学试剂浸蚀显示法在金相组织显示中是最常用的。
使用化学药品作为溶
质，如有机或无机酸、各种碱、盐类；溶剂主要有酒精、蒸馏水和甘油。
浸蚀后，先用清水冲洗，再用酒精冲洗，热风吹干。
各种钢的常用浸蚀剂有：2~5%硝酸酒精溶液-显示接头各区组织，能清晰显示铁素体和珠光体组织；4%苦味酸酒精溶液-能清晰显示接头中的马氏体、回火马氏体、贝氏体及碳化物。
电解浸蚀法：适用于不锈钢、高合金钢等材料。
焊接接头复合显示方法：例如两种浸蚀剂复合显示（4%硝酸酒精溶液+苦味酸盐酸酒精溶液复合浸蚀高合金钢）；反复抛光-浸蚀法；化学浸蚀与电解浸蚀复合显示法等。
三焊接接头宏观分析
对于焊接结构、焊接产品、焊接试样进行组织、性能检查分析时，往往先进行宏观分析，如有必要再进行细致的显微分析。
焊接接头宏观分析的内容：一是外表形态、表面缺陷纪录（外观照相），二是焊接接头缺陷分析。
焊缝硫印试验：焊接接头的硫化物夹杂可以进行低倍检查，确定硫化物的类型、形态及大小。
四焊接组织分析
1．焊接热影响区组织分析
焊接热影响区组织分析要点：分析焊接热影响区金相组织，必须掌握HAZ 的产生条件，焊接热循环对母材的影响，被焊母材本身的化学成分及焊接工艺条件对连续冷却相变的影响。
首先要准确地了解母材的成分特点（不易淬火钢或易淬火钢）与焊前状态；其次应知道焊接工艺条件，如焊接方法、焊接线能
量及其它焊接工艺措施，它们决定HAZ的受热与冷却条件，如t8/5。
在上述基础上，可以参考相应母材的焊接CCT图，判断接头过热区金相组织。
若没有可供参考的焊接CCT图，就要借助于焊接金相的低倍（宏观）、高倍（微观）显微镜观察，配合显微硬度测定确定焊接热影响区各区的组织。
焊接热影响区组织类型与形态特点：常见组织类型有，先共析铁素体、魏氏组织、珠光体、上贝氏体、下贝氏体、粒状贝氏体、板条马氏体、片状马氏体、奥氏体及M-A组元等。
它们具有各自的形态与转变温度区间。
2．焊缝组织分析
焊缝的形成过程为：加热熔化→结晶（一次组织）→固态相变（二次组织）。
焊缝金属的成分由焊接材料和母材决定（也受焊接方法的影响-熔合比）；焊缝组织由成分和冷却速度决定。
可参考焊缝CCT图判断焊缝组织。
合金元素对焊缝金相组织的影响：在低碳低合金钢焊缝中，除了碳（0.1~0.2%）之外主要合金元素是Mn、Si、Mo、Ti、Cr、Ni等。
焊缝金属的机械性能：主要决定于焊缝的化学成分和组织组成，实际焊缝的机械性能与很多焊接条件有关，见图2。
焊缝金属的机械性能之中焊缝韧性是十分重要的指标，焊缝成分和显微组织状态是影响焊缝韧性的两个重要因素。
图2 影响焊缝机械性能的有关因素
五焊接金相的综合分析
焊接金相的综合分析是采用金相分析手段对焊接结构及焊接接头的组织、缺陷、性能进行检查，发现组织和性能问题与焊接工艺及使用过程的关系，以便分析缺陷产生的原因、结构破坏的原因。
其常规工作是配合调整焊接工艺，确定最佳工艺规范进行的焊接接头质量检查；另一方面是产品的失效分析，即对焊接结构或焊接产品在使用中出现的问题或造成破坏性事故的分析。
焊接金相分析报告的内容：
1．被检查试样的原始条件
2．焊接金相检查的要求或目的
3．检查方法的选择
4．检查结果的处理
5．焊接金相结果分析和讨论
6．结论。