(完整版)第十章焊接热影响区的组织和性能
(完整版)焊接热影响区的组织和性能
图4-37 Hmax与CE的关系
钢种HT50～HT100 板厚25～50mm， E＝17KJ/cm，t8/5＝6.5s
图4-38 Hmax与t8/5及Pcm的关系 钢材：18MnMoNb 板厚16～36mm
t8/5（s)
(2) 析出脆化
图4-47 析出物的间距λ与位错运动及脆性的关系
（三）调质钢HAZ软化
1.调质钢HAZ软化
图4-48 调质钢HAZ的硬度分布 A－焊前淬火＋低温回火 B－焊前淬火＋高温回火 C－焊前退火
图4-49
图4-50
2.热处理强化合金焊接HAZ软化
Thanks
国产低合金钢公式
（二）焊接热影响区脆化
1. 粗晶脆化
晶粒长大影响因素：
化学成分、组织状态、加热温度、时间
碳化物形成元素：Ti、Nb、Mo、V、W
lg( D 4
D04 )
2 lg E
l
0.129
/E 1.587
10 3
92.64
焊接HAZ晶粒尺寸与焊接线能量的关系
图4-41 碳锰钢HAZ的脆化分布
24 16 15 20
5
A(C) 0.75 0.25tgh[20(C 0.12)]
（4-24)
适用于 C含量0.034～0.254％范围内的钢 A（C)－碳的适应系数
2. 碳当量及冷却时间t8/5与HAZ最高硬度Hmax的关系
Hmax＝1274Pcm＋45
Hmax＝559CE＋100
图4-36 Hmax与Pcm的关系
埋弧自动焊 电渣焊
氧乙炔气焊 真空电子束焊
各区的平均尺寸（mm）
焊接热影响区的组织和性能ppt课件
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5
• 焊接热循环的主要特点是： 加热温度高，停留时间短（ 几秒到几十秒），加热和冷 却速度快。
• 热循环的主要参数是加热速
度、加热的最高温度（Tm）
、在相变温度以上停留的时
间（tA）和冷却速度。影响
焊接热循环的主要因素有焊
接参数、焊接方法、预热和
道间温度、接头形式、母材
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二、控制熔合比
熔焊时，被熔化的母材在焊缝金属中所占的百分比， 称为熔合比。
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熔合比的计算公式为： r ＝ Fm / （Fm ＋ Ft）
式中 r—— 熔合比； Fm ——熔化的母材金属的横截面积； Ft—— 焊缝中填充金属的横截面积。
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三、焊接工艺方法的选用
2
一、熔合区的组织和性能
熔合区是指在焊接接头中，焊缝向热影响区过渡的区域。该区范围 很窄，甚至在显微镜下也很难分辨。过热组织(overheatedstructure）是钢材内部缺陷之一，钢
因加热温度超过Ac3很多或在高温下停留时间很长而形成的以晶粒粗大为特征的金属组织。
熔合区温度处于铁碳合金状态图中固相线和液相线之间。该区金属 处于部分熔化状态（半熔化区）， 晶粒非常粗大， 冷却后组织为粗大 的过热组织， 塑性、韧性很差。由于熔合区具有明显的化学不均匀性及 组织不均匀性， 所以往往是焊接接头产生裂纹或局部脆性破坏的发源地， 是焊接接头中性能最差的区域。
10
• 热影响区宽度的大小与焊接方法、焊接 参数、焊件大小和厚度、金属材料热物 理性质和接头形式等有关。采用小的焊 接参数，如降低焊接电流、增加焊接速 度，可以减小热影响区宽度。不同焊接 方法，其热影响区宽度也不相同，焊条 电弧焊的热影响区总宽度为6mm，埋弧 焊约为2.5mm，而气焊则可达到27mm左 右。
第十章 焊接热影响区的组织和性能
焊接热影响区的软化
焊接热影响区的性能控制
1、焊接热影响区的硬化
母材的淬硬倾向（内因） HAZ的硬度 化学成分 HAZ的冷却速度（外因） 焊接规范
焊接热影响区的最高硬度Hmax：
高低取决于
Hmax（HV10）= 140 + 1089 Pcm- 8.2 t 8 / 5
缝相当于低碳钢过热区的部位，得到粗大的马氏体，
而相当于正火区的部位则得到细小的马氏体。当焊
件母材的淬透性不是太高时，还会出现贝氏体、索
氏体等正火组织与马氏体共存的混合组织。
2、 不完全淬火区
母材被加热到Ac1～Ac3温度之间的热影响区，
相当于不易淬火钢的不完全重结晶区。在快速加热
条件下，铁素体很少溶入奥氏体，而珠光体、贝氏
熔焊时在高温热源作用下，靠近焊缝两侧 一定范围内发生组织和性能变化的区域称
为“焊接热影响区” 。
图10-1 焊接接头示意图 1-焊缝；2-熔合区；3-热影响区；4-母材
第一节 焊接热循环 第二节 焊接热循环下的金属组织转变特点 第三节 焊接热影响区的组织与性能
第一节 焊接热循环
一、研究焊接热循环的意义 二、焊接热循环的参数及特征 三、焊接热循环参数的计算
材料淬硬倾向的评价指标 — 碳当量
钢中含碳量显著影响奥氏体的稳定性，对淬硬倾向影响最大。
含碳量越高，越容易得到马氏体组织，且马氏体的硬度随含
碳量的增高而增大。 合金元素的影响与其所处的形态有关。溶于奥氏体时提高淬 硬性(和淬透性)；而形成不溶碳化物、氮化物时，则可成为 非马氏体相变形核的核心，促进细化晶粒，使淬硬性下降。 碳当量（Carbon Equivalent）是反映钢中化学成分对硬化 程度的影响，它是把钢中合金元素（包括碳）按其对淬硬 （包括冷裂、脆化等）的影响程度折合成碳的相当含量。
热影响区的组织与性能完整版PPT
热影响区的形成与组织、性能特点
❖ 焊接过程中，在形成 焊缝的同时，附近母 材也经受了一次特殊 热处理。
❖ 热过程不同，热影响 区形成的组织和性能 也不同。
热影响区的焊接热循环特点
不同位置的最高加热温度不同 加热温度高 热处理：AC3以上100-200℃，如45号钢AC3：770 ℃； 焊接近缝区：接近熔点，钢的熔点1350 ℃左右。 加热速度快 比热处理快几十倍甚至上百倍。
热影响区组织（淬硬性较大钢）
完全淬火 区
不完全淬 火区
回火区。
不同类型钢材焊接热影响区的组织分布
热影响区组织（淬硬性较大钢）
完全淬火区 温度处于AC3以上区域，焊后得到淬火组织( 它包括不易淬火钢的过热区和正火区两部分)
粗大马氏体
细小马氏体+少量粒状贝氏体
热影响区组织（淬硬性较大钢）
不完全淬火区
碳锰钢焊接热影响区韧性分布
热影响区的脆化
粗晶脆化
粗晶脆化：由于晶粒严重粗化造成的 脆化。晶粒尺寸越大，晶界结构越疏 松，脆化越严重。
焊接热影响区的性能
热影响区的硬度 热影响区的性能与分布 热影响区的脆化 热影响区的软化
焊接热影响区的性能
硬度
一般材料的硬度升高时，强度提高，塑性、韧性 下降。因此，硬度在一定程度上是反映材料的成 分、组织与力学性能的一个综合指标。
热影响区的性能
硬度确定
热影响区最高硬度 值可通过实测确定， 也可根据母材化学成
❖组织：相当于低碳钢正 火处理后的组织。
❖性能：较好的综合性能
热影响区组织 （低碳钢）
热影响区组织（低碳钢）
❖ 不完全重结晶区（不 完全正火区）
❖温度：700-850 ℃ ❖现象：加热温度Ac1到
5焊接热影响区的组织和性能
5焊接热影响区的组织和性能焊接热影响区（Heat Affected Zone, HAZ）是指在焊接过程中，未被完全熔化但受到高温加热的区域。
在焊接过程中，高温会引起HAZ的组织和性能发生变化，这可能会对焊接接头的性能和可靠性产生重要影响。
本文将讨论HAZ的组织和性能的变化，并重点介绍几个重要的影响因素。
首先，HAZ的组织变化是由高温引起的。
在焊接过程中，焊接电弧和熔化池的高温作用下，HAZ的温度会迅速升高，达到几百摄氏度甚至更高的温度。
高温会导致HAZ中的晶粒长大、晶格变形和相结构改变。
通常情况下，HAZ中的晶粒比母材中的晶粒要大，且晶格常常发生变形。
晶粒尺寸的增加和晶格变形会导致材料硬度的提高，并可能降低材料的韧性。
其次，HAZ的性能变化是由组织变化引起的。
HAZ中的晶粒长大和晶格变形会导致材料的硬度提高，但与此同时，硬度的增加也会导致韧性的降低。
在一些情况下，HAZ还可能出现脆性相的形成，这会极大地降低焊接接头的可靠性。
此外，HAZ还可能出现裂纹和变形等缺陷，这也会对焊接接头的性能产生严重影响。
因此，在焊接接头设计和制造过程中，必须对HAZ的组织和性能进行充分考虑，以确保焊接接头的质量和可靠性。
HAZ的组织和性能变化受多种因素影响，以下列举几个重要因素：1.焊接热输入：焊接热输入是指在单位长度或单位面积上输送到工件中的热量。
热输入的大小与焊接电压、电流和焊接速度等参数有关。
过高或过低的热输入都会导致HAZ中的晶粒长大和晶格变形，从而影响HAZ的性能。
2.材料的化学成分和微观结构：不同材料的化学成分和微观结构会对HAZ的组织和性能产生重要影响。
一些合金元素的存在可以改变晶粒的生长速率和晶格的变形行为。
此外，材料的粗晶相和弥散相等局部微观结构也会对HAZ的性能产生重要影响。
3.冷却速率：冷却速率是指焊接过程中HAZ冷却的速度。
冷却速率的快慢会影响晶粒生长和晶格变形行为。
通常情况下，快速冷却会导致HAZ 中的晶粒更细小，且硬度更高。
第10章-焊接热影响区的组织与性能
刘洪喜材料科学与工程学院第十章焊接热影响区的组织与性能焊接接头和焊接热影响区熔焊时，在高温热源作用HAZ HAZ主要内容焊接热循环焊接热循环条件下的金属组织转变特点（重点）热影响区组织和性能（难点）第一节焊接热循环焊接热循环：在焊接热源作用下，焊件上某点的温度随时间的变化过程焊接热循环反映了热源对焊件金属的热作用。
焊件上距热源远近不同的位置，所受到热循环的加热参数不同，从而会发生不同的组织与性能变化研究焊接热循环的意义①找出最佳的焊接热循环②用工艺手段改善焊接热循环③预测焊接应力分布及改善HAZ的组织与性能相变温度以上的停留时间t H ：t H 越长，越有利于A 的均匀化过程，增加A 的稳定性，但同时易使晶粒长大，引起接头脆化 冷却速度和冷却时间：对低合金钢来说，熔合线附近冷却到540 ℃左右的瞬时冷却速度最重要。
此外还有t 8/5、t 8/3和t 100加热速度ωH ：较快的ωH 使相变过程进行得不充分从而影响接头的组织和性能。
影响因素：焊接方法、焊接工艺、焊材 峰值温度（最高加热温度）T max ：焊接过程的高温使焊缝附近的金属发生晶粒长大和重结晶，从而改变母材的组织和性能焊接热循环的参数及特征（二）相变温度以上停留时间（三）瞬时冷却速度第二节热循环条件下金属组织转变与热处理条件下的组织转变相比，其基本原理相同，又具有与热处理不同的特点焊接过程的特殊性焊接加热过程的组织转变焊接冷却过程的组织转变一、焊接过程的特殊性1、加热峰值温度高：热处理加热温度最高在A c3以上100~200℃2、加热速度快：是热处理加热速度的几十倍甚至几百倍3、高温停留时间短且不易控制：一般手工电弧焊时在A c3以上保温的最大时间20秒，埋弧自动焊时30~100秒4、自然冷却：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，自然条件下冷却，冷却速度快5、局部加热和移动: 局部加热和热源移动，产生相变和应变6、在应力状态下进行组织转变二、焊接加热过程的组织转变加热速度对相变点的影响：焊接过程的快速加热，将使各种金属的相变温度比起等温转变时大有提高。
焊接热影响区的组织
焊接热影响区大小受许多因素的影响，如焊接方法、板 厚、线能量及施工工艺等。
a)
b)
16Mn钢过热区的粒状贝氏体
a) 熔合区 b)过热粗晶区
对于淬硬倾向较大的钢种，焊接热影响区的组织分布与 母材焊前热处理状态有关。正火或退火状态热影响区 组织分布分为： 完全淬火区
处于Ac3以上的区域，焊后将得到淬火组织，相当于粗 晶区得到粗大马氏体，相当细晶区得到细小的马氏体。
由于不断深入对熔合 区微观形态的研究， 焊接热影响区划分 更明确：
3.2.3 焊接热影响区的组织和性能
由于焊接时母材热影响区上各点距焊缝远近不同， 所经历热循环不同，会出现不同组织，具有不同性能。 因此焊接热影响区的组织和性能是不均匀的。
焊接热影响区的组织分布
对于常用低碳钢和低合金钢 （不易淬火钢），在焊接热 影响区根据组织特征，可分 为四个区。
熔合区（半熔化区）
加热温度处于固液相之间，该区范围窄，但组织合性能 存在较大不均匀性，对接头的强度、韧性有很大影响。
许多情况下，熔合区是产生裂纹、脆性破坏的发源地。
过热区
温度处于固相线下到1100℃ 左右，金属处于过热状态，奥 氏体晶粒严重长大，冷却得到 粗大组织。 韧性很低，通常降低20～30%，刚度较大的结构常产 生脆化和裂纹。 过热区大小与焊接方法、焊接线能量和母材厚度有关。
不完全淬火区
被加热到Ac1～Ac3之间的区域，快速加热条件下， 铁素体很少溶入奥氏体，其它组织转变为奥氏体， 冷却转变为马氏体，铁素体保持不变，并有不同程 度长大，形成马氏体-铁素体组织。
如母材焊前是调制状态，焊接热影响区的组织除上述的 完全淬火区和不完全淬火区外，还可能。在加热温度 在Ac1至调质回火温度的区域发生回火，称为回火区。
焊接热影响区的组织和性能变化
10
二、焊接热热影响区的组织转变特点
1. 焊接热循环的特点
1）加热的温度高 热处理AC3以上100-200℃，例如45号钢AC3：770 ℃ 焊接近缝区：接近熔点，钢的熔点1350 ℃
2）加热的速度快 ➢ 比热处理快几十倍甚至上百倍。
3）高温停留时间短 ➢ 手工电弧焊：4-20S，埋弧焊：20-40S
❖性能：较好的综合性能。
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➢ 不完全重结晶区Ⅲ（不完全正 火区）
❖温度： Ac3 ～ Ac1 ❖现间象，：金加属热的温内度部结Ac构3到不A发c1之生
变化,只有部分金属经受了
重结晶相变。 ❖组织：原始的铁素体晶粒（
粗大）和细晶粒的混合区。 ❖性能：性能不好
18Байду номын сангаас
过热区
重结晶区
不完全重结 晶区
母材
➢Ac1～ Ac3，室温组织为M＋F。
➢在快速加热条件下F很少溶入A，
而P、B、S等转变为A；随后快
冷，形成M+粗大F。
20
（2）焊前为调质状态 BM 回火组织
➢ 完全淬火区
➢ 不完全淬火区
➢ 回火区
➢Ac1～Tt，Tt为焊 前调质时的回火温 度，低于此温度， 组织不变；高于此 温度，出现软化。
21
如Q235、16Mn、15MnV等，可分为如 下四个区：
➢ 熔合区（半熔化区）
➢ TL～TS，化学成分与组织不均匀 分布，过热严重，塑性差，对焊 接接头的强度、韧性都有很大的 影响。是焊接接头的薄弱环节。
15
➢ 过热区Ⅰ（粗晶区）
❖温度： TS - 1100 ℃
❖现象：加热温度高，在固相线附近， 一些难熔质点如碳化物和氮化物等溶 入奥氏体，奥氏体晶粒粗大。
焊接热影响区的组织和性能
第三十八页，共94页。
第三十九页，共94页。
影响(yǐngxiǎng)CCT图的因素有
加热速度与许多因素有关，例如不同 (bù tónɡ)的焊接方法、焊接线能量、板厚 及几何尺寸，以及被焊金属的热物理性质 等。低合金钢几种常用的焊接方法的加热 速度、冷却速度等有关数据见表4-l所示。
第九页，共94页。
第十页，共94页。
（二）加热(jiā rè)的最高温度 （Tm）
金属的组织和性能除化学成分的影响 (yǐngxiǎng)之外,主要与加热的最高温度Tm 和冷却速度ωc有关。例如低碳钢和低合金 钢焊接时，在熔合线附近的过热区，由于 温度高(1300～1350℃)，晶粒发生严重长 大，从而使韧性严重下降。
第十五页，共94页。
焊接热循环是焊接接头经受热作用的里程， 研究它对于了解应力变形、接头组织和力学性 能等都是十分(shífēn)重要的，是提高焊接质 量的重要途径。
第十六页，共94页。
二.多层焊热循环的特点(tèdiǎn)
在实际焊接中,厚板多采用多层焊接,因 此,有必要了解多层焊热循环作用特点。在 单层焊时,因为受到焊缝截面积的限制,不能 在更大的范围内调整功率和焊速,所以焊接 热循环的调整也受到限制。多层焊比单层 焊具有更优越的地方,它是由许多单层热循 环联合在一起的综合作用,同时相邻焊层之 间彼此(bǐcǐ)具有热处理性质.从提高焊接质 量而言,多层焊往往易达到要求。在实际生 产中，根据要求不同，多层焊分为“长段 多层焊”和“短段多层焊”
近年来许多国家为便于分析研究近年来许多国家为便于分析研究常采用某一温度范围内的冷却时常采用某一温度范围内的冷却时间来讨论热影响区组织性能的变化间来讨论热影响区组织性能的变化如800800500500的冷却时间的冷却时间tt8585800800300300的冷却时间的冷却时间tt8383值温度值温度ttmm冷至100100的冷却时间的冷却时间tt100100等这要根据不同金属材料所等这要根据不同金属材料所存在的问题来决定
焊接热影响区的组织与性能
第 10章 焊接热影响区的组织与性能熔化焊时在高温热源的作用下，靠近焊缝两侧的一定范围内发生组织和性能变化的区域称为“热影响区”（Hea Affect Zone ），或称“近缝区”（Near Weld Zone ）。
焊接接头主要是由 焊缝和热影响区两大部分组成，其间存在一个过渡区，称为熔合区，如图10-1所示，因此要保证焊接接头的质量，就必须使焊缝和热影响区的组织与性能同时都达到要求。
随着各种高强钢、不锈钢、耐热钢、以及一些特种材料（如铝合金、钛合金、镍合金、复合材料和陶瓷等）在生产中不断使用，焊接热影响区存在的问题显得更加复杂，己成为焊接 接头的薄弱地带。
10.1 焊接热循环10.1.1 焊接热循环的意义在焊接热源的作用下，焊件上某点的温度随时间的变化过程称为焊接热循环。
前面所述的焊接温度场反映了某瞬时焊接接头中各点的温度分布状态，而焊接热循环是反映焊接接头中某点温度随时间的变化规律，也描述了焊接过程中热源对焊件金属的热作用。
图10-2为低合金钢手弧焊时焊件上不同点的焊接热循环曲线。
离焊缝越近的点其加热速度越大，加热的峰值温度越高，冷却速度也越大。
但加热速度远大于冷却速度。
对于整个焊接接头来说，焊接中的加热和冷却是不均匀的，这种不均匀的热过程将引起接头组织和性能的不均匀变化以及复杂的应力状态。
因此，研究焊接热循环的意义为： ① 找出最佳的焊接热循环； ② 用工艺手段改善焊接热循环； ③ 预测焊接应力分布及改善热影响区组织与性能。
10.1.2 焊接热循环的参数及特征 决定焊接热循环特征的主要参数有以下四个：1. 加热速度ωH 焊接热源的集中程度较高，引起焊接时的加热速度增加，较快的加热速度将使相变过程进行的程度不充分，从而影响接头的组织和力学性能。
不同的焊接方法、工艺因素和焊件材料等将影响加热速度的大图10-1 焊接接头示意图 1-焊缝；2-熔合区；3-热影响区；4-母材t / s图10-2低合金钢堆焊缝邻近各点的焊接热循小。
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
18
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。
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45钢
AC1
730 770 775 790
840
45
60
110
AC3
770 820 835 860
950
65
90
180
40Cr
AC1
740 735 750 770
840
15
35
105
AC3
780 775 800 850
940
25
75
165
23Mn
AC1
735 750 770 785
830
35
50
95
1120
70 160
260
三、焊接冷却过程中的组织转变
焊接条件下的组织 转变不仅与等温转 变不同，也与热处 理条件下的连续冷 却组织转变不同 。
随冷却速度增大， 平衡状态图上各相 变点和温度线均发 生偏移。
共析成分成为一个成分范围
第三节 焊接热影响区的 组织与性能
焊接热影响区的组织分布
焊接热影响区的性能
2、 不完全淬火区
母材被加热到Ac1～Ac3温度之间的热影响区， 相当于不易淬火钢的不完全重结晶区。在快速加热 条件下，铁素体很少溶入奥氏体，而珠光体、贝氏 体、索氏体等转变为奥氏体。在随后快冷时，奥氏 体转变为马氏体，原铁素体保持不变，并有不同程 度的长大，最后形成马氏体加铁素体的混合组织。 如含碳量和合金元素含量不高或冷却速度较小时， 奥氏体也可能转变成索氏体或珠光体。
图10-4 焊接快速加热对Ac1、Ac3和晶粒长大的影响（CCT图） d—晶粒的平均直径；A—奥氏体；P—珠光体；F—铁素体；K—碳化物
表10-1 加热速度对相变点Ac1和Ac3及其温差的影响
平衡状态 钢 种 相变点
加热速度ωH/（℃·S-1）
AC1与AC3的温差/℃
/℃ 6~8 40~50 250~300 1400~1700 40~50 250~300 1400~1700
熔焊时在高温热源作用下，靠近焊缝两侧 一定范围内发生组织和性能变化的区域称 为“焊接热影响区” 。
图10-1 焊接接头示意图 1-焊缝；2-熔合区；3-热影响区；4-母材
第一节 焊接热循环 第二节 焊接热循环下的金属组织转变特点 第三节 焊接热影响区的组织与性能
第一节 焊接热循环
一、研究焊接热循环的意义 二、焊接热循环的参数及特征 三、焊接热循环参数的计算
晶粒 大小
相变温度以上 的停留时间tH
冷却速度Ωc (或冷却时间t8 / 5)
相变 组织
三、焊接热循环参数的计算
峰值温度Ｔm的计算
相变温度以上的停留时间tH 的计算 冷却速度ωC和冷却时间的计算
点热源（厚板） 线热源（薄板）
Tm
T0
0.234 E
cR 2
0.242 E Tm T0 cy
AC3
830 810 850 890
940
40
80
130
30CrMnS AC1
740 740 775 825
920
35
85
180
i
AC3
820 790 835 890
980
45 100
190
18Cr2W AC1
710 800 860 930
1000
60 130
200
V
AC3
810 860 930 1020
一、焊接热影响区的组织分布
熔母相加过紧 不加材又合紧变热靠热完 热的称靠区熔重温区交半全 温着合：结度界：熔过区重 度晶：区化热结：。区区区，(晶正是火区焊区缝：)：与
加加热8热A50温C温℃1度～～度：1A：11C04039℃之0～间1530℃
（组（固1织A、10C液0：3℃至相～1线110之409℃间0℃）
不易淬火钢焊接热影响区的组织分布
焊接热影响区的组织分布特征
1-熔合区；
不易 2-过热区；
淬火钢 3-相变重结晶区；
4-不完全重结晶区；
5-母材；
易淬 火钢
6-完全淬火区； 7-不完全淬火区； 8-回火软化区
1、 完全淬火区
焊接时处于Ac3以上的区域，与不易淬火钢的过热 区、正火区对应。加热时铁素体、珠光体全部转变 为奥氏体，冷却时很容易得到淬火组织。在紧靠焊 缝相当于低碳钢过热区的部位，得到粗大的马氏体， 而相当于正火区的部位则得到细小的马氏体。当焊 件母材的淬透性不是太高时，还会出现贝氏体、索 氏体等正火组织与马氏体共存的混合组织。
一、研究焊接热循环的意义
焊件上距热源远近不同的位置，所受到热循环的加热 参数不同，从而会发生不同的组织与性能变化。
研究焊接热循环的意义为： ① 找出最佳的焊接热循环； ② 用工艺手段改善焊接热循环； ③ 预测焊接应力分布及改善热影响区组织与性能。
二、焊接热循环的参数及特征
加热速度ωH
最高加热温度Ｔm
薄板
(E )2 1
1
t8 5
4 c
500
T0
2
800
T0
2
第二节 焊接热循环条件下的 金属组织转变特点
焊接过程的特殊性 焊接加热过程的组织转变 焊接时冷却过程的组织转变
一、焊接过程的特殊性
五个特点（以低合金钢为例）： 加热温度高 在熔合线附近温度可达l350～l400℃； 加热速度快 加热速度比热处理时快几十倍甚至几百倍； 高温停留时间短 在AC3以上保温的时间很短(一般手工电 弧焊约为4～20s，埋弧焊时30～l00s) ； 在自然条件下连续冷却（个别情况下进行焊后保温缓
冷）；
有热应力作用状态下进行的组织转变。
二、焊接加热过程的组织转变
焊接过程的快速加热，将使各种金属的相变温度比 起等温转变时大有提高。
45钢
40Cr
ωH ： 1—1400℃/s；2—270℃/s； 3—35℃/s； 4—7.5℃/s)
ωH ：1—1600℃/s；2—300℃/s； 4—42℃/s； 5—7.2℃/s
点热源（厚板）
tH
E
2 (TH
T0 )
线热源（薄板）
tH
(E )2 2c(TH T0 )2
冷却速度：
厚板
C
2
(TC
T0 )2 E
冷却时间：
厚板
t8
5
E
2
1
500
T0
1 800 T0
薄板
C
2 c
(TC T0 )3
(E )2
组组（织织1F1：+0：0P（℃(未～F粗熔固化相、但线细因）不过均热)而
长 新体组特均大 凝组粗织点匀的 固织大：细）的（：的小粗）近过的晶铸似热铁组态于组素织组正织体和织火。和（。组珠部织光分）
特特特点点点部：：：分该组区织很窄发，生组相织变不，均 匀晶，宽宽粒强度度不度约为下均11.降2～匀～，3，4m塑.0m力m性，学m很塑，性差性力，和 是学韧 能裂性性差纹能下。及优降局于。部母脆材断。的发源地。