焊接论文1

浅谈焊接接头的组织和性能

班级：11级汽车2班姓名：董曾明学号：11117059

摘要：

在金属焊接中始终会出现焊接缺陷，因此人们都希望获得良好的焊接接头（即焊接性能），用于延长工件的使用寿命。所以了解及研究焊接的焊接接头组织和性能对于我们至管重要，研究焊接接头的组织及力学性能的变化规律,很有实际作用。本文通过对焊缝金属的组织焊接热影响区进行了解及研讨。最后得出影响因素主要有：材料匹配、焊接工艺方法、熔合比、焊接线能量及工艺参数、操作方法、焊后热处理等几项。因此控制以上几项能使大大提高焊接接头的组织和性能。

Abstract:

Will always appear in the metal welding welding defects, so people want to get good welding joints (i.e., welding performance), is used to extend the service life of workpiece. So understanding and research of welding welding joint organization and performance to tube important for us, study the change law of organization and mechanical properties of welded joint, very practical. This article through to weld metal organizations welding heat affected zone in the understanding and discussion. Finally concluded are the major factors influence: material matching, welding process, the fusion ratio, welding line energy and process parameter, operation method, heat treatment after welding, etc. Several. Therefore control the above items can make greatly improve welding joint organization and performance.

关键词：

组织转变；热处理；焊接接头；力学性能；影响因素

Key words：

Organizational change; Heat treatment; Welding joint; Mechanical properties; Factors affecting the

（一）焊接接头的组成：

焊接接头是由焊缝金属，熔合区和热影响区三部分组成；其基本属性是不均匀性和应力集中。

（二）焊缝金属的组织：

焊接时，熔池温度高到低至室温，经过两次组织转变：一次结晶，二次结晶。而熔池在第一次结晶又具有其特殊性，即：1、熔池的体积小，冷却速度大。平均V冷＝4～10℃/S。易产生硬化组织及焊道上的裂纹。熔池中心到边缘温度梯度大，柱状晶得到很大发展。2、熔池中的液体金属处于过热状态〔2000℃左右〕合金元素烧损严重。3、熔池是运动状态下结晶。

因此液体金属在凝固时，通常在熔池边缘熔合区母材的晶粒上，沿与散热相反方向以柱状形态向焊接熔池中心生长，直至阻碍停止生长，成为柱状晶，其组织为奥氏体。但由于受一些因素影响会出现偏析现象，即：因冷却速度快，固相中化学成份来不及扩散趋于一致，保持着由于结晶先后而产生的成份均匀性，非金属夹杂物在结晶过程中来不及浮出残存在焊缝内部的现象。

熔池温度由高温经过一次结晶形成柱状晶以后一次结晶的奥氏体组织继续冷却到相变温度以下时，经过二次结晶得到的实际组织，其组织状态与焊缝金属的化学成份，冷却条件和热处理等因素有关。如低碳钢：在一次结晶得到的奥氏体后，继续冷却至相变时，奥氏体转变成铁素体加珠光体。冷却速度越快，珠光体的数量越多，铁素体含量就越少。若温度梯度大，冷却速度小，铁素体中还有魏氏组织特征。又如钼和铬耐热钢：合金元素较少的耐热钢，在焊前预热、焊后缓冷的条件下，得到珠光体和部分淬硬组织，高温回火后，可得到完全的珠光体组织，合金元素较多的耐热钢，当焊接材料成份与母材相近时，在焊前预热、焊后缓冷的条件下，其焊缝组织为贝氏体，也可能出现马氏体组织。

研究以上内容我们可以发现，焊缝二次结晶组织的特征和形态将直接影响焊缝金属的性能。从强度看，马氏体比其它组织强度高，贝氏体介于马氏体和铁素体加珠光体组织之间，铁素体和奥氏体的强度较低。从塑性、韧性来看，奥氏体在温度下降时无明显的脆性转变现象，塑性、韧性最好；铁素体加珠光体组织次之；粒状贝氏体强度低，韧性良好；上贝氏韧性最差，高碳马氏体硬而脆，几乎没有韧性，低碳马低体则有相当的强度。抗裂性看，铁素体加珠光体和奥氏体的抗裂性能较好，奥氏体加少量铁素体双相组织比单相奥氏体具有更好的抗裂性能。贝氏体、贝氏体加马氏体则对冷裂纹的敏感性最大。组织越细，越均匀，其性能比粗大而不均匀的组织好。

（三）焊接热影响区：

在焊接热源作用下，焊缝两侧的母材金属发生了组织、性能的变化。这个组织性能发生变化的区域叫做热影响区。

熔合区。焊接条件下，熔化过程很复杂，母材相邻的晶粒熔化的程度有很大区别。由于晶粒导热不同而熔化情况各不相同。大量实践证明，熔合区是整个焊接接头中的一个薄弱地带。此地带存在着严重的化学不均匀性和物理不均匀性。熔合区在组织上和性能上也是不均匀的，接近母材一侧的金属组织是过热组织，

塑性差，晶粒十分粗大，许多情况下，熔合区是产生裂纹，局部脆性破坏的发源地。

过热区。此区段处于1100℃的固相线温度的高温范围。奥氏体晶粒发生严重长大。

正火区（相变重结晶区）。金属被加热到Ac3以上稍高的温度下，将会发生重结晶（铁素体和珠光体全部转变为奥氏体）。焊接速度快，最高温度下降，奥氏体晶粒还未十分长大。故在空气中冷却时得到均匀而细小的铁素体和珠光体组织，是接头中综合性能最好的区域。此区温度范围在Ac3～1000℃之间。

不完全重结晶区。焊接时处于Ac1～Ac3之间范围的热影响区。金属加热温度稍高于Ac1时，珠光体转变为奥氏体，温度升高部分铁素体逐步向奥氏体中溶解，温度越高溶解越多。当冷却时又从奥氏体中析出细小的铁素体，一直冷却到Ac1时，残余奥氏体转变为共析组织－珠光体。溶入奥氏体的铁素体不发生转变。未溶于奥氏体中的铁素体便发生长大，变成粗大的铁素体。

(四）焊接热影响区的性能：

一般来说，凡是硬度高的区域，其强度也高，但塑性、韧性下降。因而测定焊接热影响区的硬度分布可间接估计热影响区的强度，塑性和热裂纹倾向等。一般在热影响区的熔合区附近硬度最高。离熔合线越远的地方，硬度逐渐下降而接近母材的硬度。

（五）焊接组织和性能的影响因素即控制：

通过分析我们发现在金属焊接中为减少焊接缺陷，获得良好的焊接性能即焊接接头良好的组织和性能。我们需从这几方面加以控制：

1、考虑母材的化学成分和力学性能的前提，根据焊接接头和坡口形式，结构和刚性拘束程度的大小，不同材料的焊接特点以及焊接过程本身的特点等，按等性能（强度，塑性、韧性、抗腐蚀性能、抗氧化性能和抗疲劳性能等）原则和设计要求进行匹配。

2、同一焊接接头采用不同焊接工艺方法有着不同的特点，因而对焊缝和热影响区的性能也产生不同影响。

3、焊材与母材的化学成分基本相近，熔池保护良好。熔合比对焊缝熔合区的性能没有明显影响。当不同时，焊缝中熔合区部位的化学成分变化比较大，变化的幅度与焊缝及母材的化学成分之间的差异及熔合比有关。

4、焊接线能量和工艺参数直接影响焊接热循环特征。通过改变焊接过程中的加热和冷却条件而改善焊接接头的组织和性能。

5、操作方法对焊接性能的影响；单道焊与多层多道焊，小电流快速焊与大电流慢速摆动焊对接头性能的影响。多层多道焊时，小电作用焊接接头的组织和性能，软化淬硬区，提高塑、韧性及蠕变极限，防止焊接结构的脆性破坏，松弛或消除焊接应力。防止延迟裂纹的产生和发展，提高焊接结构的使用可靠性和寿命。流快速焊，线能量小，焊缝晶粒细化，热影响区窄，接头的塑韧性得到改善，结晶方向随每一焊道位置不同而不断变化，杂质元素的偏析分散，避免产生中心线裂纹。

6、作用焊接接头的组织和性能，软化淬硬区，提高塑、韧性及蠕变极限，防止焊接结构的脆性破坏，松弛或消除焊接应力。防止延迟裂纹的产生和发展，