焊接接头组织性能
6061铝合金MIG焊接头组织性能分析
6061铝合金MIG焊接头组织性能分析6061铝合金是一种常见的铝合金材料，具有优良的机械性能和耐腐蚀性能，常用于航空航天、汽车制造、建筑和电子等领域。
在实际工程中，常常需要对6061铝合金进行MIG焊接来实现零部件的连接和修复。
焊接接头的组织性能对焊缝的性能和使用寿命至关重要，在焊接过程中需要严格控制焊接参数和工艺条件，以获得较好的焊接接头质量。
6061铝合金的MIG焊接接头主要包括母材区、热影响区和焊缝区。
母材区是未受热影响的铝合金基体，其组织主要由等轴晶粒和析出相组成，具有较好的强度和塑性。
热影响区是焊接接头中受到焊接热源影响的区域，其组织通常会发生变化，出现晶粒长大、析出相消耗和固溶元素富集等现象。
焊缝区是焊接过程中熔化的铝合金，其组织取决于焊接参数和工艺条件，主要由铝基固溶体和析出相组成。
6061铝合金的MIG焊接接头组织性能受到很多因素的影响，包括焊接参数、焊接材料、气体保护和焊接工艺等。
在选择焊接参数时，需要考虑焊接电流、焊接电压、焊接速度和气体流量等因素，以保证焊接接头的质量和性能。
焊接材料的选择也很重要，一般选用与母材相似的铝合金焊丝或焊条，以确保焊接接头的相容性和成形性。
气体保护是保证焊接接头质量的关键，常用的保护气体包括纯氩气和氩氧混合气体，能够有效防止氧化和氮化等缺陷的产生。
在实际焊接过程中，需要对焊接接头的组织性能进行详细分析和评价，通过金相显微镜观察接头的金相组织，测量晶粒大小、析出相尺寸和相分布等参数。
通过扫描电镜、X射线衍射分析和硬度测试等手段，进一步研究接头的微观结构和力学性能，评估焊接接头的质量和可靠性。
总的来说，6061铝合金的MIG焊接接头组织性能分析是实现高质量焊接的关键一步，需要对焊接参数、焊接材料、气体保护和焊接工艺等因素进行全面评估，保证焊接接头的组织均匀、强度高、硬度适中，以满足工程要求和使用环境的需求。
通过不断的实验研究和工程实践，不断优化焊接工艺，提高焊接接头的质量和性能，推动6061铝合金材料在各个领域的应用和发展。
焊接接头的组织与性能
织和性能变化的区域,称为焊接
热影响区,亦称近缝区,
热影响区
熔合区
过热区 正火区
受到 不同规范的
热处理
部分 相变区
组织 性能最差
比淬火组织 脆性还大
正火处理 晶粒细化
晶粒大小 不均匀
熔合区
❖又称半熔化区,是焊 缝与母材的交界区,
❖加热温度：1490～1530℃ ❖组织：未熔化但因过热
而长大的粗晶组 织和 部分新结 晶的 铸态组织,
空气中的氧、氮; 空气中的水汽； 工件表面的锈、油和水
焊缝中气体含量增多， 产生气孔等缺陷，降低 焊缝的性能。
2 熔池体积小,冷却速度快,导致化学成分不均匀,易形 成气孔、夹渣等缺陷,甚至产生裂纹,
为保证焊缝的质量,焊接过程中通常采取以下措施：
❖减少有害元素进入熔池 在焊接过程中对熔化金属进行保护,使之与空气隔开,如： 采用焊条药皮、埋弧焊焊剂、气体保护焊的保护
❖正火区：紧靠着过热区； ❖加热温度：850～1100℃ AC1至AC3以上100-200℃ ❖组织：加热时金属发生重结
晶,冷却后得到均匀 细小的铁素体和珠光 体组织 近似于正火 组织 ,
❖特点：宽度约1.2～4.0mm,力学性能优于母材,
焊接热影响区：部分相变区
❖加热温度： AC1～AC3之
间 ❖组织：
❖特点：该区很窄,组织不均匀,强度下降,塑性很 差,是产生裂纹及局部脆断的发源地,
焊接热影响区：过热区
❖紧靠熔合区；
❖加热温度： 1100℃～1490℃
1100℃～固相线
❖组织： 粗大的过热组织,
❖特点：宽度为1～3mm,塑性和韧性下降, 焊接刚度大的结构时,该区易产生裂纹,
焊接热影响区：正火区
第3章焊接接头的组织和性能
第3章焊接接头的组织与性能控制
• 焊接接头由焊缝、熔合区和热影响区三部分组成、熔池金属在经历了一系列化学冶金反应后，随着热源远离温 度迅速下降，凝固后成为牢固的焊缝,并在继续冷却中发生固态相变。熔合区和热影响区在焊接热源的作用下，也将 发生不同的组织变化，很多焊接缺陷，如气孔、夹杂物、裂纹等都是在上述这些过程中产生，因此,了解接头组织与 性能变化的规律，对于控制焊接质量、防止焊接缺陷有重要的意义。 • •
• •ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ• • • • •
• • • • • • • •
3.1.3焊缝金属的固态相变 1、熔池结晶组织与焊缝固相转变组织的关系 （1）焊缝结晶的一次组织和二次组织 熔池凝固后得到的组织通常叫做一次组织，大多数钢高温奥氏体.在凝固后的继续冷却 过程中，高温奥氏体还要发生固态相变,又称为二次结晶，得到的组织称为二次组织。 焊缝经过固态相变得到的二次组织即为室温组织。二次组织是在一次组织的基础上转 变而成，对焊缝金属的性能都有着决定性的作用。 （2）焊缝一次组织对二次组织的影响 焊缝金属经历了从液态冷到室温的全过程，其二次组织是在快冷的条件下所形成的逸 出结晶组织的基础上在连续冷却的条件下形成的。因此，焊缝的最终组织不仅与γ→α 转变有关，而且与凝固过程有关。焊缝在不平衡条件下得到的一次组织，直接影响继 续冷却时过冷奥氏体的分解过程及分解产物。 1）焊缝一次组织组织粗大，影响焊缝对二次组织的晶粒度的大小，同时为产生魏氏 体创造了前提。 2）焊缝的偏析在熔池一次结晶时产生，对二次组织和性能产生影响。 2、焊缝金属固相转变 焊缝金属的固态相变遵循一般钢铁固态相变的基本规律。一般情况下，相变形式 取决于焊缝金属的化学成分与连续冷却过程的冷却速度。 1低碳钢焊缝的固态相变 材料极缓慢的冷却条件下，由铁碳合金状态图可知，在平衡状态下低碳钢的低碳钢其 中铁索体约占82％，珠光体约占18％ ，其硬度约为83 HB。 （1）焊缝的固态相变过程 熔池凝固后，全部变成A,继续冷却，冷至Ac3线A→A+F至Ac1线，剩余的A→P低碳钢 焊缝金属二次结晶结束时，其组织为F+ P。
焊接热循环对焊接接头组织与性能的影响分析
焊接热循环对焊接接头组织与性能的影响分析焊接是一种常见的金属连接方法，通过加热和冷却来使金属材料相互结合。
焊接热循环是指焊接过程中金属材料所经历的加热和冷却的循环过程。
这个循环过程对焊接接头的组织和性能有着重要的影响。
首先，焊接热循环会对焊接接头的组织结构产生影响。
焊接过程中，焊接接头会经历高温和低温的循环，这会导致金属材料的晶粒尺寸发生变化。
在高温下，晶粒会长大，而在低温下则会细化。
这种晶粒尺寸的变化会影响焊接接头的力学性能。
晶粒细化可以提高焊接接头的强度和韧性，而晶粒粗化则会降低其力学性能。
因此，焊接热循环对焊接接头的晶粒尺寸有着直接的影响。
其次，焊接热循环还会对焊接接头的残余应力产生影响。
焊接过程中，金属材料会经历热胀冷缩的过程，从而产生残余应力。
这些残余应力可能会导致焊接接头产生变形、裂纹等缺陷。
焊接热循环的循环次数和温度变化幅度都会对残余应力产生影响。
循环次数越多、温度变化幅度越大，残余应力就越大。
因此，在焊接过程中需要合理控制焊接热循环，以减小残余应力对焊接接头的影响。
此外，焊接热循环还会对焊接接头的晶体结构产生影响。
焊接过程中，金属材料的晶体结构可能会发生相变。
相变会改变金属材料的晶体结构和性质，从而影响焊接接头的性能。
例如，某些金属在焊接过程中可能发生固溶体析出现象，导致焊接接头的硬度发生变化。
此外，相变还可能导致焊接接头的晶体结构发生变化，从而影响其力学性能。
因此，在焊接过程中需要考虑焊接热循环对晶体结构的影响，以保证焊接接头的性能。
最后，焊接热循环还会对焊接接头的耐腐蚀性能产生影响。
焊接过程中，金属材料会经历高温和低温的循环，这可能会导致焊接接头的耐腐蚀性能发生变化。
例如，某些金属在高温下容易发生氧化反应，从而降低其耐腐蚀性能。
此外，焊接热循环还可能导致焊接接头的组织结构发生变化，从而影响其耐腐蚀性能。
因此，在焊接过程中需要注意焊接热循环对焊接接头的耐腐蚀性能的影响。
综上所述，焊接热循环对焊接接头的组织和性能有着重要的影响。
焊接接头的组织和性能课件
搅拌摩擦焊是一种新型的固相焊接技术，具有低热输入、低变形、 无裂纹等优点，适用于铝合金、镁合金等轻质材料的焊接。
电子束焊接
电子束焊接具有高能量密度、深穿透、高精度等优点，适用于难熔金 属、复合材料等特殊材料的焊接。
高性能焊接接头的设计与制备
1 2
材料选择与匹配
根据材料的物理和化学性质，选择合适的母材和 填充材料，以提高焊接接头的性能。
实验研究
通过实验研究，测试焊接接头的 力学性能、耐腐蚀性能和疲劳性 能等，为实际应用提供依据。
THANKS。
04
环境因素对耐腐蚀性的 影响：如温度、湿度、 氧气浓度等。
04
焊接接头的影响因素
焊接工艺参数的影响
焊接电流
电流大小影响熔深和焊接速度。电流过大可能导致热影响 区扩大，焊接变形增大；电流过小则可能造成未熔合、未 焊透等缺陷。
电弧电压
电弧电压主要影响焊缝的宽度和余高。电压过高可能导致 焊缝宽而低，反之则窄而高。
焊接接头的无损检测技术
超声检测
利用超声波在材料中传播的特性，检测焊接接头 内部的缺陷和异常。
射线检测
通过X射线或γ射线的穿透和成像，检测焊接接头 内部的缺陷和异常。
磁粉检测
利用磁粉在磁场中的吸附特性，检测焊接接头表 面的裂纹和缺陷。
焊接接头的质量评估与改进
质量评估
根据无损检测和力学性能试验的结果，对焊接接头质量进行评估 ，确定是否满足设计要求和使用条件。
焊接工艺优化
通过调整焊接参数，如电流、电压、焊接速度等 ，优化焊接工艺，提高焊接接头的质量。
3
热处理与后处理
适当的热处理和后处理可以改善焊接接头的组织 和性能，进一步提高其力学性能和耐腐蚀性。
焊接接头的组织和性能
.
24
以上就是低合金高强钢焊缝金属可能存在 的几种组织。概括而言，我们希望得到较 多的针状细晶铁素体，不希望得到侧板条 铁素体，先共析铁素体，如果合金成分能 显著增加奥氏体稳定性，降低其分解温度， 这一愿望即可实现。试验表明Mn含量0.8～ 1.0%、Si0.1～0.25%，而Mn/ Si=3～6时，即 可得到细晶铁素体和针状铁素体。我们还 希望得到的贝氏体为下贝氏体，而不希望 产生上贝氏体或粒状贝氏体，以及孪晶高 碳马氏体，其办法是控制
.
25
冷却速度；使在600～450℃区间(贝氏体转变的 高温段)停留时间尽量短，以尽量减少形成粒 状贝氏体和上贝氏体的机会(可控制t8-5来实 现)、降低含C量，使一且发生马氏体转变时
能形成板条状位错型马氏体，它的存在有利 而无害。有资料表明，焊缝含有微量Ti、B有
利形成针状铁素体，而抑制先共析铁素体的 形成，Ti与B同时加入最佳，因为Ti优先和氧 反应对B不被氧化起到保护作用。B凝聚在A
学性能。
.
9
2、焊缝金属的显微组织与性能
低碳钢是亚共析钢，在焊接熔池冷却凝固 的一次结晶完成后，在一定温度下将发生 二次结晶即固态相变，这时的组织应该是 铁素体加少量珠光体。其组织质量分数的 不同和性能的不同取决于冷却速度，即冷 却速度越大，铁素体含量越少，
.
10
珠光体越高，硬度强度也随之增高，且组织 细小。反之则组织变粗，铁素体越多珠光体 越少、硬度强度降低。需要注意的是铁素体 的形态，在不同冷却速度下也是不同的。且 对性能有影响。
低温压力容器、锅炉专业用低合金高强度钢 标准。
.
18
1、低合金高强度钢的焊缝合金化
我们以焊条电弧焊为例来讨论。其实从焊条标
焊接接头组织和性能的控制
第七章 焊接接头组织和性能的控制1.焊接热循环对被焊金属近缝区的组织、性能有什么影响？怎样利用热循环和其他工艺措施改善HAZ 的组织性能？答：（1）在热循环作用下，近缝区的组织分布是不均匀的，融合去和过热去出现了严重的晶粒粗化，是整个接头的薄弱地带，而行能也是不均匀的，主要是淬硬、韧化和脆化，及综合力学性能，抗腐蚀性能，抗疲劳性能等。
（2）焊接热循环对组织的影响主要考虑四个因素：加热速度、加热的最高温度，在相等温度以上的停留时间，冷却速度和冷却时间，研究它是研究焊接质量的主要途径，而在工艺措施上，常可采用长段的多层焊合短道多层焊，尤其是短道多层焊对热影响区的组织有以定的改善作用，适于焊接晶粒易长而易淬硬的钢种。
2. 冷却时间100t t 8385、、t 的各自应用对象，为什么不常用某温度下（如540℃）的冷却速度？答：对于一般碳钢和低合金钢常采用相变温度范围800~500℃冷却时间（85t ）对冷裂纹倾向较大的钢种，常采用800~300℃的冷却时间83t ，各冷却时间的选定要根据不同金属材料做存在的问题来决定为了方便研究常用某一温度范围内的冷却时间来讨论热影响组织性能的变化，而某个温度下 比如540℃则为一个时刻即冷却至540℃时瞬时冷却速度 和组织性能。
故不常用某以温度下的冷却速度，对于一般低合金钢来讲，主要研究热影响区溶合线附近冷却过程中540℃时瞬时冷却速度3. 低合金钢焊接时，HAZ 粗晶区奥氏体的均质化程度对冷却时变相有何影响？ 答：奥氏体的均质化过程为扩散过程，因此焊接时焊接速度快和相变以上停留时间短都不利于扩散过程的进行，从而均质化过程差而 影响到冷却时间的组织相变，低合金钢在焊接条件下的CCT 曲线比热处理条件下的曲线向做移动，也就是在同样冷却速度下焊接时比热处理的淬硬倾向小，例如冷却速度为36s C / 时可得到100%的马氏体，在焊接时由于家人速度快，高温停留时间短使合金元素不能充分溶解在奥氏体内，奥氏体均质化过成差，使相变组织差。
第三章 焊接接头的组织和性能
1.1 焊接热影响区的组织转变特点
由于热影响区受热的瞬时性，即升温速度快、高温停留时 间短及冷却速度很快，使得扩散有关的过程都难以进行，进而 影响到组织庄边的过程及其进行的程度，由此出现了与等温过 程和热处理过程的组织转变明显不同的特点。
• 1.焊接加热过程的组织转变特点
(1) 组织转变向高温推移 由于焊接加热速度快，导致钢铁材料的相变温度Ac1和Ac3升高。 这就是说，焊接过程中的组织转变不同于平衡状态的组织转变，转 变过程已向高温推移。 焊接加热过程中组织转变向高温推移是由奥氏体化过程的性质 决定的。由铁素体或珠光体向奥氏体转变的过程是扩散重结晶过程， 需要有孕育期。在快速加热的条件下，来不及完成扩散过程所需的 孕育期，势必造成相变温度的提高。当钢中含有了碳化物形成元素 时，由于它们的扩散速度慢，而且本身还阻止碳的扩散，因而明显 减慢了奥氏体化的过程，促使转变温度升的更高。
硬度 HV
（1）最高硬度
图 3-33 所出了易淬 火和不易淬火两类钢 种焊接热影响区的硬 度分布情况。从右图 可以看出，无论是易 淬火钢和不易淬火钢， 其焊接热影响区的硬 度分布都是不均匀的， 而且在熔合线附近的 过热区中出现了比母 材还高的最高硬度 Hmax ，这正是过热区 发生淬硬及晶粒严重 粗化造成的结果。
一般而言，对组织其主要作用的冷
却时间是从某一特定温度冷却到另一种 特定温度所经历的时间。对于低合金钢 来说，这个特定的冷却时间往往选定相 变温度范围内的冷却时间，即从800 ℃ 冷却到500 ℃所经历的时间t8/5。采用解 析和作图方法可确定t8/5 与焊接参数的 关系。
图3-27给出了焊条电弧焊是t8/5 与工 艺参数关系的线算图， 可以确定给定的 焊接工艺参数下的t8/5 ，也可以按照t8/5 的要求来确定所需的焊接工艺参数。 例
Q620钢药芯焊丝气体保护焊接头组织与性能的研究
Q620 钢药芯焊丝气体保护焊接头组织与性能的研究随着现代化生产的迅速发展，焊接技术在工业生产中起着越来越重要的作用。
钢药芯焊丝气体保护焊接是目前工业广泛采用的焊接方式之一。
Q620 钢药芯焊丝是一种高强度、低合金、低温韧性焊接材料，广泛应用于航空航天、汽车、钢结构、机械制造等领域。
本文主要研究Q620钢药芯焊丝气体保护焊接头的组织与性能。
一、Q620 钢药芯焊丝介绍Q620 钢是一种低合金高强度结构钢，常用于重要的强度部件。
其化学成分包括碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）、铬（Cr）、镍（Ni）、铜（Cu）、钼（Mo）等成分。
与其他钢材相比，Q620 钢材的低温韧性和耐蚀性较强。
优良的高强度性能和良好的可焊性能使得Q620 钢成为航空航天、汽车、机械制造等重点领域中的重要材料。
Q620 钢药芯焊丝是一种专门用于焊接Q620 钢材的焊接材料。
其主要特点是热变形温度低，热塑性好，焊接接头强度高、韧性好、腐蚀性能好。
在Q620 钢材焊接中具有良好的可靠性和稳定性。
二、Q620 钢药芯焊丝气体保护焊接工艺1.焊接设备焊接设备包括气体保护焊接机、气体管道、焊枪等部分。
气体保护焊接机应根据焊接班次进行选择，选用合适的气体管道和焊枪，保证气体流量稳定、均匀。
2.气体介绍Q620 钢药芯焊丝使用气体保护焊，通常使用的气体是纯氩气、氩气和二氧化碳混合气体。
其中，纯氩气保护焊是最常用的。
3.焊接工艺参数焊接工艺参数包括焊接电压、焊接电流、电极间距、线速度、气体流量等。
这些参数的设定直接影响到焊接接头的质量。
在Q620 钢药芯焊丝的气体保护焊接工艺中，应严格按照规定的参数进行设置和调整，以保证焊接接头的质量和稳定性。
三、Q620 钢药芯焊丝气体保护焊接头的组织与性能钢材焊接接头的组织和性能是衡量焊接质量的重要指标。
在Q620钢药芯焊丝的气体保护焊接过程中，焊接接头的组织和性能受到以下因素的影响。
1.热影响区（HAZ）在Q620 钢药芯焊丝的气体保护焊接过程中，由于焊接热的作用，会导致焊接热影响区（HAZ）出现。
Q345钢焊接接头组织性能分析
摘要：对Q345钢焊接性分析并制定Q345钢板（板厚δ=10mm）的对接埋弧焊工艺，依照工艺进行埋弧焊；对Q345埋弧焊接头典型部位截取试样，进行金相显微试样的制备；观察显微组织，测量显微维氏硬度，作显微组织和力学性能分析。
1实验原理：1.1 Q345（16Mn）焊接性分析及焊接方法的选择Q345应用最广用量最大的低合金高强度结构钢，综合性能好，低温冲击韧性，冷冲压性及切削性能均好，屈服强度≥345MPa，抗拉强度≥490Mpa，适用于多种焊接方法，本次实验选择焊接性能良好的埋弧焊。
1.2埋弧焊焊接工艺1.2.1埋弧焊简介埋弧自动焊是指电弧在颗粒状焊剂层下燃烧的一种自动焊方法，是目前广泛使用的一种高效的机械化焊接方法。
广泛用于锅炉、压力容器、石油化工、船舶、桥梁、冶金及机械制造工业中。
1.2.2埋弧焊焊接原理埋弧焊的焊接过程：先送丝，经导电嘴与焊件轻微接触，焊剂堆敷在待焊处，引弧。
随着电弧向前移动，熔池液态金属冷却凝固形成焊缝，液态熔渣冷却而形成渣壳。
焊接时，焊机的启动、引弧、送丝、机头(或焊件)移动等过程全由焊机机械化控制。
1.2.3焊前准备1.坡口的选择与加工由于埋弧焊的使用的电流比较大，熔透深度比较大，因此当焊件厚度小于14mm时可以不开坡口，这样仍能保证焊透和良好的焊缝成形；因为此次实验所选钢板为10mm厚，故不开坡口。
2.焊件的清理焊接前，必须将坡口及焊接部位表面的锈蚀、油污、水分、氧化皮等清楚干净。
方法有手工清除、机械清除等。
3.焊丝的清理和焊剂的烘干焊接前，必须将焊丝表面的油污、铁锈等污物清除干净。
为防止氢侵入焊缝，对焊剂必须严格烘干，而且要求烘干后立即使用。
不同类型的焊剂要求烘干温度不同，这次实验所用焊剂为HJ431，查焊接材料手册知要求250℃、2h烘干。
4.焊件的装配焊件装配时，必须保证间隙均匀，高低平整。
定位焊的位置应在第一道焊缝的背面，长度一般应大于30mm。
此次定位焊选用CO2气体保护焊。
熔焊原理：焊接接头的组织与性能
熔焊原理：焊接接头的组织与性能
层状偏析的存在，说明焊缝的凝固速度在作周期性变化，但造成这种变化的 原因，目前尚未完全认识清楚。层状偏析对焊缝质量的影响目前研究的也不够充 分。现已发现，层状偏析不仅可能使焊缝金属的力学性能不均匀，有时还会沿层 状线产生裂纹或气孔等缺陷。
三、焊缝金属的固态相变 熔池凝固后得到的组织通常叫做一次组织，对大多数钢来说是高温奥氏体。 在凝固后的继续冷却过程中，高温奥氏体还要发生固态相变，又称为二次结晶， 得到的组织称为二次组织。焊缝经过固态相变得到的二次组织即为室温组织。二 次组织是在一次组织的基础上转变而成，二者承前启后，对焊缝金属的性能都有 着决定性的作用。 1．低碳钢焊缝的固态相变 低碳钢焊缝的二次组织主要是铁素体十少量的珠光体，这是因为其含碳量很 低所致。一般情况下，铁素体首先沿原奥氏体柱状晶晶界析出，可以勾画出凝固 组织的轮廓。当焊缝在高温停留时间较长而冷速又较高时，铁索体也可从奥氏体 晶粒内部沿一定方向析出，以长短不一的针状或片状直接插入珠光体晶粒之中， 而形成所谓魏式组织。而在冷却速度特别大时，低碳钢焊缝中也可能出现马氏体 组织。
熔焊原理：焊接接头的组织与性能
1．焊缝金属的变质处理 液体金属中加人少量合金元素使结晶过程发生明显变化，从而使晶粒细化的方 法叫做变质处理。 2．振动结晶 振动结晶是通过不同途径使熔池产生一定频率的振动，打乱柱状晶的方向并 对熔池产生强烈的搅拌作用，从而使晶粒细化并促进气体排出。常用的振动方法 有机械振动、超声振动和电磁振动等。
第3章焊接接头的组织和性能
第3章焊接接头的组织和性能★焊接熔池和焊缝焊接熔池的结晶特点、结晶形态，焊缝的相变组织及焊缝组织和性能的控制。
★焊接热影响区焊接热影响区的组织转变特点、组织特性及性能。
★熔合区熔合区的边界，熔合区的形成机理，熔合区的特征焊接熔池：由熔化的局部母材和填加材料所组成的具有一定几何形状的液态区域。
焊缝：熔池凝固后所形成的固态区域。
焊缝组织性能不仅取决于焊缝的相变行为，而且受到焊接熔池结晶行为的直接影响。
一. 焊接熔池的结晶特点(1) 熔池体积小、冷却速度大局部加热，熔池体积小；熔池被很大体积的母材包围，界面导热很好，熔池冷速很快。
碳当量高的钢种焊接时，易产生淬硬组织，甚至产生冷裂纹。
(2) 熔池过热、温度梯度大焊接加热速度快，熔池金属处于过热状态；熔池体积小，温度高，熔池边界的温度梯度很大。
非自发晶核质点显著减少，柱状晶得到显著发展。
(3) 熔池在动态下结晶熔池结晶和母材熔化同时进行，焊接区内各种力交互作用，使正在结晶中的熔池受到激烈的搅拌。
有利于气体的排除、夹杂物的浮出以及焊缝的致密化。
2. 联生结晶和竞争成长(1) 联生结晶焊接熔池结晶一般是从熔池边界开始，即在半熔化的母材晶粒表面上开始并长大。
结晶取向与焊缝边界母材晶粒的取向相同，初始晶粒尺寸等于焊缝边界母材晶粒的尺寸。
结晶取向与焊缝边界母材晶粒的取向相同，初始晶粒尺寸等于焊缝边界母材晶粒的尺寸。
(2) 竞争成长晶粒在不同方向上的成长趋势不同，只有最优结晶取向与温度梯度最大的方向(即散热最快的方向，亦即熔池边界的垂直方向)相一致的晶粒才有可能持续成长，并一直长到熔池中心；反之，只能长到一定尺寸而中止每个晶粒都是在不断的竞争中成长的，只有竞争优势明显的晶粒才能得到不断的成长，而竞争优势较弱的晶粒将在成长的中途夭折。
3. 结晶速度和方向动态变化(1) 结晶速度的表达式设任意晶粒主轴、任意点的结晶等温面法线方向与焊接方向的夹角为a,晶粒成长方向与焊接方向之间的夹角为在dt时间内熔池边界的结晶等温面从t时刻的位臵移到t+dt时刻的位臵。
熔焊原理：焊接接头的组织与性能
熔焊原理：焊接接头的组织与性能
层状偏析的存在，说明焊缝的凝固速度在作周期性变化，但造成这种变化的 原因，目前尚未完全认识清楚。层状偏析对焊缝质量的影响目前研究的也不够充 分。现已发现，层状偏析不仅可能使焊缝金属的力学性能不均匀，有时还会沿层 状线产生裂纹或气孔等缺陷。
三、焊缝金属的固态相变 熔池凝固后得到的组织通常叫做一次组织，对大多数钢来说是高温奥氏体。 在凝固后的继续冷却过程中，高温奥氏体还要发生固态相变，又称为二次结晶， 得到的组织称为二次组织。焊缝经过固态相变得到的二次组织即为室温组织。二 次组织是在一次组织的基础上转变而成，二者承前启后，对焊缝金属的性能都有 着决定性的作用。 1．低碳钢焊缝的固态相变 低碳钢焊缝的二次组织主要是铁素体十少量的珠光体，这是因为其含碳量很 低所致。一般情况下，铁素体首先沿原奥氏体柱状晶晶界析出，可以勾画出凝固 组织的轮廓。当焊缝在高温停留时间较长而冷速又较高时，铁索体也可从奥氏体 晶粒内部沿一定方向析出，以长短不一的针状或片状直接插入珠光体晶粒之中， 而形成所谓魏式组织。而在冷却速度特别大时，低碳钢焊缝中也可能出现马氏体 组织。
熔焊原理：焊接接头的组织与性能
◆ 熔池的凝固与焊缝金属的固态相变 随着温度下降，熔池金属开始了从液态到固态转变的凝固过程(图3—1)，并
在继续冷却中发生固态相变。熔池的凝固与焊缝的固态相变决定了焊缝金属的结 晶结构、组织与性能。在焊接热源的特殊作用下，大的冷却速度还会使焊缝的化 学成分与组织出现不均匀的现象，并有可能产生焊接缺陷。
熔焊原理：焊接接头的组织与性能
1．焊缝金属的变质处理 液体金属中加人少量合金元素使结晶过程发生明显变化，从而使晶粒细化的方 法叫做变质处理。 2．振动结晶 振动结晶是通过不同途径使熔池产生一定频率的振动，打乱柱状晶的方向并 对熔池产生强烈的搅拌作用，从而使晶粒细化并促进气体排出。常用的振动方法 有机械振动、超声振动和电磁振动等。
6061铝合金中温钎焊接头组织与性能
6061铝合金中温钎焊接头组织与性能6061铝合金是一种非常重要的工程材料，用于制造许多结构部件，其中最常见的就是中温钎焊接头组织与性能。
本文旨在研究6061铝合金中温钎焊接头的组织结构及其性能表现。
首先，我们介绍6061铝合金的化学成分，它由碳、锰、铬、铝、锌、铜、铁、钛和锡等元素组成，具有高强度、高硬度、低成本、耐腐蚀性好等特点，对很多建筑和飞机相关任务有着重要的应用。
在制备6061铝合金中温钎焊接头时，首先进行预处理，即清洗钎焊接头表面，去除表面污垢，然后进行中温钎焊，采用氩弧焊方式，控制焊接参数，包括焊接电流、焊接电压和焊锡时间等，有利于得到良好的焊接质量。
焊接后，我们需要对焊接接头的微观结构进行检查，可以采用扫描电子显微镜（SEM）、能量散射光谱（EDS）、X射线衍射（XRD）研究其微观组织。
SEM观察可以看到焊接接头中熔核、晶粒和金属晶界等；EDS分析可以用于检测元素的分布情况；XRD分析可以较为准确地测定晶体结构和晶粒尺寸。
此外，我们还可以使用拉伸试验、抗拉强度试验、冲击试验、断裂试验、硬度试验等来研究焊接接头的性能表现。
拉伸试验结果表明，6061铝合金中温钎焊接头的抗拉强度较高；冲击试验结果表明，焊接接头对冲击荷载具有较高的抗冲击能力；硬度试验结果表明，6061铝合金中温钎焊接头具有较高的硬度。
综上所述，6061铝合金中温钎焊接头的组织结构主要由晶界、熔核和晶粒组成，元素分布均匀，抗拉强度、抗冲击性和硬度较高。
因此，6061铝合金中温钎焊接头是一种很好的连接材料，具有广泛的应用前景。
本文就6061铝合金中温钎焊接头的组织结构及其性能进行了研究。
它有助于我们更好地理解焊接接头的微观结构，更好地掌握其特性，从而为6061铝合金中温钎焊接头的广泛应用提供参考和指导。
从本文研究可以得出结论：6061铝合金中温钎焊接头具有良好的微观结构特性，抗拉强度优良，抗冲击性和硬度也较高，发挥着重要的作用，可以很好地应用于工程建筑和飞机结构件制造。
电焊接头的力学性能与强度分析
电焊接头的力学性能与强度分析电焊接头是一种常见的连接方法，在工业生产和建筑领域得到广泛应用。
它通过电弧将金属材料熔化并连接在一起，形成一个稳固的结构。
然而，电焊接头的力学性能和强度对于确保连接的可靠性和安全性至关重要。
本文将对电焊接头的力学性能和强度进行分析。
1. 电焊接头的构成和作用电焊接头由两个或多个金属工件通过电焊熔化连接而成。
它主要用于连接钢材、铝材等金属材料。
电焊接头的构成包括焊缝、熔合区和热影响区。
焊缝是焊接过程中形成的金属熔化区域，熔合区是焊接过程中热影响下的金属区域，热影响区是焊接过程中受热影响而发生的组织和性能变化的区域。
2. 电焊接头的力学性能电焊接头的力学性能包括强度、韧性和硬度等指标。
强度是指电焊接头在外力作用下能够承受的最大力量。
韧性是指电焊接头在受力过程中能够吸收能量而不发生破坏的能力。
硬度是指电焊接头的抗划伤能力。
这些性能指标直接影响着电焊接头的使用寿命和安全性。
3. 电焊接头的强度分析电焊接头的强度分析是对其承载能力进行评估和计算。
强度分析需要考虑焊接材料的强度、焊缝的形状和尺寸、焊接工艺参数等因素。
焊接材料的强度是指焊缝和母材的抗拉强度、屈服强度和冲击韧性等力学性能。
焊缝的形状和尺寸对于承载能力的影响很大，通常采用焊缝的有效截面面积进行计算。
焊接工艺参数包括焊接电流、焊接速度、焊接时间等，这些参数会影响焊缝的质量和强度。
4. 电焊接头的强度测试为了验证电焊接头的强度，需要进行强度测试。
常见的强度测试方法包括拉伸试验、冲击试验和硬度测试等。
拉伸试验通过施加拉力来测试电焊接头的抗拉强度和屈服强度。
冲击试验通过施加冲击载荷来测试电焊接头的韧性。
硬度测试通过测量焊缝和母材的硬度来评估电焊接头的硬度。
5. 电焊接头的强度提升措施为了提高电焊接头的强度，可以采取一些措施。
首先，选择合适的焊接材料，确保其具有良好的力学性能。
其次，优化焊接工艺参数，使焊接过程中的温度和应力分布均匀，减少焊接缺陷的产生。
焊接接头的力学性能与微观组织关系
焊接接头的力学性能与微观组织关系在现代工业生产中，焊接是一种广泛应用的连接技术。
从建筑结构到航空航天设备，从汽车制造到船舶工程，焊接在各个领域都发挥着至关重要的作用。
而焊接接头的质量直接影响着整个结构的性能和可靠性，其中力学性能和微观组织的关系是焊接领域中一个关键的研究方向。
要理解焊接接头的力学性能与微观组织的关系，首先需要明确什么是力学性能和微观组织。
力学性能主要包括强度、硬度、韧性、延展性等指标，这些性能决定了焊接结构在承受外力时的表现。
而微观组织则是指在显微镜下观察到的金属材料的组织结构，如晶粒大小、相组成、晶界特征等。
焊接过程是一个极其复杂的热循环过程，这会对焊接接头的微观组织产生显著影响。
在焊接时，局部区域会迅速升温到很高的温度，然后又快速冷却。
这种剧烈的温度变化导致了焊接接头不同区域的微观组织存在差异。
比如在焊缝区，由于熔化和凝固的过程，往往会形成柱状晶组织。
柱状晶的生长方向通常与散热方向相反，其晶粒较为粗大。
这种粗大的晶粒结构会使得焊缝区的强度和韧性相对较低。
而在热影响区，根据距离焊缝的远近，又可以分为过热区、正火区和部分相变区。
过热区由于受到高温的影响，晶粒严重长大，导致强度和韧性下降；正火区则由于经历了适当的加热和冷却，晶粒得到细化，力学性能相对较好；部分相变区的组织不均匀，性能也较为复杂。
微观组织的特征直接决定了焊接接头的力学性能。
晶粒越细小，晶界越多，材料的强度和韧性通常就越高。
这是因为晶界能够阻碍位错的运动，从而提高材料的强度。
同时，细小的晶粒也有利于改善韧性，因为裂纹在扩展过程中需要跨越更多的晶界，消耗更多的能量。
相组成也是影响力学性能的重要因素。
例如，在钢中，如果存在较多的马氏体相，通常会使材料的硬度和强度增加，但韧性可能会有所降低。
而铁素体和珠光体的比例不同，也会对力学性能产生影响。
此外，微观组织中的缺陷，如气孔、夹杂物、裂纹等，会严重削弱焊接接头的力学性能。
气孔和夹杂物会成为应力集中的源头，容易引发裂纹的萌生和扩展；而裂纹一旦形成，就会极大地降低接头的承载能力。
焊接接头的组织和性能
G/R
30
2.焊缝中的结晶组织
(1)结晶组织的分布 熔池中成分过冷的分布在 焊缝的不同部位是不同的，将会出现不同的结 晶形态。Y↑, G↓、R ↑,过冷度↑
31
32
33
(2)焊接条件对结晶组织的影响
1) 溶质浓度影响 纯AL 99 .99%焊缝熔合线附近为平面晶， 中心为胞状晶。若纯AL99.6%，焊缝出现胞 状晶，中心为等轴晶 2) 焊接规范的影响 焊接速度过大时，焊缝中心出现等轴晶， 低速时，焊缝中心有胞状树枝晶。焊接电流 大时，出现粗大的树枝晶。
60
2)、片状M
C≥0.4％ 马氏体片不相互平行，初始形成的M 片较大，往往贯穿A晶粒。 透射电镜观察，片M存在许多细小平 行的带纹－孪晶带，硬度高、脆，容 易产生冷裂纹。
61
62
20μ
15μ
（a）
（b）
马氏体的显微组织 （a）板条状马氏体； （b）片状马氏体
63
3)、马氏体的强化和韧性
固溶强化，相变强化，时效强化 片状马氏体晶格畸变大，高密 度的显微裂纹，韧性差。
42
43
3）针状铁素体（AF）
生于500℃附近，出现于原奥氏体晶内的有方 向性的细小铁素体．宽约2μm左右，长宽比多 在3:1以至10:1的范围内。针状铁素体可能是 以氧化物或氮化物(如TiO或TiN)为基点，呈放 射状生长，相邻AF间的方位差为大倾角，其 间隙存在有渗碳体或马氏体，多半是M－A组 元，决定于合金化程度。针状铁素体晶内位 错密度较高，为先共析铁素体的2倍左右。位 错之间也互相缠结，分布也不均匀，但又不 同于经受剧烈塑性形变后出现的位错形态。
58
粒状贝氏体
59
(4) 马氏体转变
第三章 焊接接头组织与力学性能分析
第三章焊接接头组织与力学性能分析本章对不同焊接参数的接头试件，分别进行了拉伸、冲击、弯曲、硬度以及金相组织分析试验，通过接头的各项力学性能指标、组织和硬度，来研究不同焊接工艺对低温钢06Cr19Ni10与16MnDR的焊缝组织性能的影响，从中选择最优的焊接工艺。
3.1力学性能按照表2-7和表2-8提供的焊接工艺，焊制不同坡口和不同焊接参数条件下的异种钢接头，制备标准试样并按要求进行了拉伸、冲击及弯曲试验。
3.1.1拉伸试验结果及分析在WE-1000液压式万能试验机上对不同焊接接头分别作拉伸试验，每组焊接参数制备2个试样，共3组。
试验结果见表3-1。
表3-1 焊接接头拉伸试验参数试样编号试样厚度(mm)断裂载荷( kN )抗拉强度(Mpa)断裂部位和特征L1-A 16 175 545 断于焊缝L1-B 16 170 530 断于焊缝L2-A 16 172 540 断于焊缝L2-B 16 176 550 断于焊缝L3-A 16 168.0 525 断于焊缝L3-B 16 175.0 545 断于焊缝根据标准NBT 47014-2011拉伸试验合格指标，试验母材为两种金属材料时，每个试样的抗拉强度应不低于本标准规定的两种母材抗拉强度最低值中的较小值。
从试验结果看，不同焊接工艺下的焊接接头的抗拉强度基本上等同于两侧母材强度，且高于两种母材抗拉强度最低值中的较小值。
焊接的接头均满足关于拉伸试验的评定要求。
对比之下横位焊接中编号2的抗拉强度要略高于其他两组。
其焊接速度较快，虽然钝边略小，但焊接的坡口也较小，使其焊接时熔化的母材较少，因此熔合比相对其他组会较小。
这使其抗拉强度高的原因。
3.1.2 冲击试验结果及分析在JB-300B冲击试验机上对不同焊接接头分别进行冲击试验，每组焊接参数制备9个试样，在两侧热影响区和焊缝区各3个，共3组。
试验结果见表3-3。
表3-3 焊接接头的冲击试验参数试样编号试样尺寸（厚×宽×长）（mm）缺口类型缺口位置试验温度(℃) 冲击吸收功（J）C1-1-15×10×55 V型热影响区(不锈钢侧）-40℃C1-1-2C1-1-3C1-2-15×10×55 V型焊缝-40℃C1-2-2C1-2-3C1-3-15×10×55 V型热影响区（低温钢侧）-40℃C1-3-2 C1-3-3C2-1-15×10×55 V型热影响区(不锈钢侧）-40℃C2-1-2C2-1-3C2-2-15×10×55 V型焊缝-40℃C2-2-2C2-2-3C2-3-15×10×55 V型热影响区（低温钢侧）-40℃C2-3-2 C2-3-3C3-1-15×10×55 V型热影响区(不锈钢侧）-40℃C3-1-2C3-1-3C3-2-15×10×55 V型焊缝-40℃C3-2-2C3-2-3C3-3-15×10×55 V型热影响区（低温钢侧）-40℃C3-3-2C3-3-3根据标准NBT 47014-2011冲击试验合格指标，钢质焊接接头每个区3个标准试样为一组冲击吸收功平均值应符合设计文件或相关技术文件规定，且不低于表3-4中规定值，至多有一个试样的冲击吸收功低于规定值，但不得低于规定值的70%。
不同焊接材料的接头组织及力学性能研究
不同焊接材料的接头组织及力学性能研究摘要：搅拌摩擦焊接依靠高速旋转的非消耗搅拌头与被焊工件摩擦产生热量，使金属达到塑性状态，随着搅拌头的运动，塑性材料从前进侧迁移到后退侧，同时搅拌头会在塑性金属上作用一定的顶锻力，使金属实现紧密可靠的连接。
搅拌摩擦焊接过程中，轴肩产热占据了焊接过程总产热的85%左右，足够的热输入可以有效保证充分的材料流动。
然而，在工件厚度方向上，轴肩的影响范围有限，搅拌针就成了决定工件下方材料流动好坏的关键。
因此，轴肩对焊接过程的主要贡献是产热，而搅拌针对焊接过程的主要贡献是促进材料流动。
从材料塑性流态决定最终焊缝成形角度来看，搅拌针是决定最终焊缝成形的关键因素。
关键词：熔化极气体保护焊；接头组织；力学性能；工艺试验引言高强度低合金（ＨＳＬＡ）钢的历史可以追溯到１９世纪，首次将碳含量在０．６４％～０．９０％的低合金钢用于桥梁建造，在随后的１个多世纪里，研究人员持续对材料的化学成分和性能进行改进，降低碳含量，增加Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｃｅ等合金以提升强度、增加抗腐蚀性等，以更好地适应工业应用。
硫化氢腐蚀主要存在于深海生态系统、油气田环境和污水环境中，金属材料均易在湿硫化氢环境下发生不同类型的腐蚀。
由于硫化氢在金属表面的解离能垒通常很小，解离的Ｓ快速沉积在表面，从而引起Ｈ２Ｓ“中毒”。
此外，金属焊接接头处往往具有复杂的组织，存在应力和缺陷，更容易产生疲劳裂纹，而成为硫化氢腐蚀的重点区域。
统计数据表明，尽管焊接接头只占压力容器总体积的１％左右，却有约７０％的腐蚀断裂是由它们引起的。
焊接接头在焊接过程中要经历高温、熔化、再冷却凝结的过程，其中的显微组织会发生很大变化。
焊接接头主要由焊缝区、熔合区、热影响区及其邻近的母材组成，是整个设备中质量最不容易控制的地方。
焊缝处强度增大，韧性降低，是整个容器受力情况最恶劣的地方，也是腐蚀情况最严重的部分，其应力腐蚀敏感性明显大于其他部位。
影响应力腐蚀开裂的因素有很多，诸如温度、ｐＨ值、材料本身等。