焊缝接头组织的金相观察与分析
焊缝组织分析与质量控制
过热粗晶区魏氏组织
低碳钢中的魏氏组织
3、细晶区
此区加热温度在A~1100°之 间。在加热过程中，铁素体和 珠光体全部转变为奥氏体，即 产生金属的重结晶现象。由于 加热温度稍高于A ，奥氏体晶 粒尚未长大，冷却后将获得均 匀而细小的铁素体和珠光体， 相当于热处理时的正火组织， 故又称为正火区或相变重结晶 区。该区的组织比退火 (或轧制) 状态的母材组织细小，如图所 示。
纯钛加热快冷β→α’,钛马氏体。
3、有同素异构转变的多相合金
钢材（Fe-C合金) 过热区（1100--1490℃），易产生魏氏组织 重结晶区（900--1100℃）加热与冷却两次重
结晶，内部晶格发生变化。低碳钢相当于正火 组织
不完全重结晶区（750--900℃）粗晶与细 晶的混合组织
再结晶区 （晶粒外形变化）冷变形钢—晶粒细 化
1、焊接熔池体积小，冷却速度快（平均100℃/s，是铸造 104).
2、熔池液态金属高度过热，温度梯度大，熔池中心与边 缘的金属液态梯度比铸造高103– 104倍。
3、熔池在运动状态下结晶，结晶前沿随热源同步移动， 结晶主轴逆散热方向并向热源中心生长，到焊缝中心区停 止生长。此区是杂质易聚集区。
（一）焊接熔池的凝固
• 焊接熔池凝固的过程是从液相转变成固相的焊 接一次结晶过程。
• 此过程中易产生缺陷：气孔、裂纹、夹杂、宏 观偏析、粗大柱状晶等。
• 导致塑性降低、强度降低，断裂事故发生。
等轴晶
柱状晶
焊缝组织宏观分析
焊 接 区 域 低 倍 下 形 貌
20钢
（二）焊接熔池凝固与铸造凝固区别
元素较多时，熔合区
树
的结晶形态往往是胞
枝 晶
状树枝晶(或树枝晶)，
10cr9mo1vnbn耐热钢焊缝金相组织研究
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焊接接头金相分析实验指导书
实验指导书《材料连接原理》实验一焊接接头金相分析一、实验目的：1、观察硝酸银的枝晶形态；2、观察焊接接头的宏观组织及焊接缺陷；3、观察典型焊接接头的纤维组织的分布及其特征，了解焊接接头的焊缝区、熔合线、热影响区及母材等各种典型结晶形态；二、实验概述：手工电弧焊的焊接过程如图2-1所示。
当电弧在焊条与焊件之间引燃后，电弧热使焊件（与电弧接触部分）及焊条末端融化，熔化的焊件和焊条（以熔滴形式下落）形成共同的金属熔池。
焊条外面的药皮受热熔化并发生分解反应，产生液态熔渣和大量气体。
液态熔渣包围着熔滴，当其进入金属熔池后，因其比重小而浮在熔池表面。
所产生的气体则包围在电弧和熔池周围。
图2-1手工电弧焊过程示意图1、焊条芯2、焊条药皮3、液态熔渣4、固态渣壳5、气体6、金属熔滴7、熔池8、焊缝9、工件焊条因不断熔化下滴而应连续向下送进，以保持一定的电弧长度。
同时，焊条还应沿焊接方向前进。
当电弧离开熔池后，被熔渣覆盖的熔化金属就缓慢冷却凝固成焊缝金属，液态熔渣也凝固成固态熔壳。
在电弧移达的下方，又形成新的熔池及其上的液态熔渣，以后又凝固成新的焊缝金属和渣壳。
上述过程继续进行下去，只至整个焊缝被焊完为止。
从而形成一条连续的焊缝金属。
在焊接过程中，由于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。
显微分析的主要内容为：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，而且与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。
焊接冶金实验报告45#钢与Q235焊接焊接接头组织性能分析金相硬1度
45#钢与Q235焊接焊接接头组织性能分析XXXX（XXXXX）（swjtu材料学院成型一班）摘要：焊缝组织性能和母材有所区别，选择45#钢与Q235焊接接头作为研究对象，进行手工焊后取样，通过研究硬度分布情况和焊缝、热影响区以及母材的金相组织的变化，分析所需要的结果。
关键词：硬度分布45#钢与Q235接头组织性能焊缝及热影响区的显微组织是评价焊接接头质量的重要指标之一。
焊接金相检验的目的，一方面是为了检验焊接接头的质量是否符合有关标准的规定；另一方面是通过对一些焊接接头的进行分析鉴别金相组织各区域的缺陷的分布、性质，从而判定缺陷产生的原因，45#钢与Q235焊接在定位构件等制造中有重要的应用。
一、实验材料和方法：1.1实验材料：焊接使用的材料为45#钢与Q235钢焊接接头试样1.2.1金相组织观察取焊接接头试样经240#、600#、800#、1000#、1200#、1500#水磨砂纸打磨后抛光，抛光至无划痕，用4%硝酸酒精试剂腐蚀，用光学显微镜对制备好金相试样进行组织观察与分析。
1.2.2显微硬度测试试样截取方位，数量及方法按《GB/T2649—81焊接接头机械性能试验取样方法》规定。
截取的样坯应包括焊接接头的所有区域。
试样表面必须与支撑面相互平行，表面粗糙度应符合相应硬度测试法《GB/T4340.1—2009金属材料维氏硬度试验》的规定。
本次试验采用的是HVA-10A型小负荷维氏硬度计和HVS-30型数显维氏硬度计。
本实验中硬度试样为45#钢与Q235焊接焊接接头，硬度点沿垂直于焊缝方向分布，硬度取样点可垂直于焊缝，每个0.5mm测1点，离焊缝较远后可距离大些（母材），2mm 测1点。
2试验结果2.1 金相试验结果45#与Q235焊接接头的金相组织见图1所示。
(a) (b) (c)(a)45#母材组织（b）45#热影响区组织（c）焊缝组织(d)Q235母材组织图1（a）中为为45#母材的金相组织，为大块区珠光体与块状多面体晶粒铁素体混合分布。
焊接接头质量评定方法
焊接接头质量评定方法焊接接头是常见的金属连接方式，广泛应用于各个行业和领域。
它的质量评定方法对于保证焊接接头的可靠性和安全性非常重要。
本文将探讨几种常见的焊接接头质量评定方法，帮助读者更好地了解焊接接头的质量控制。
1. 目测检查法目测检查法是最简单、最常用的焊接接头质量评定方法之一。
通过肉眼观察焊接接头的外观，判断焊缝的形状、均匀性、焊缝内无夹渣等情况。
如果焊缝呈现出均匀、连续、无气孔或夹渣的特征，可以初步判断接头质量良好。
然而，目测检查法不能准确评定焊缝内部缺陷，因此需配合其他评定方法使用。
2. 焊接试验法焊接试验法通过对焊接接头进行物理、力学或化学性能测试，来评定接头质量。
常见的焊接试验包括抗拉试验、弯曲试验、冲击试验等。
通过这些试验，可以获得焊接接头的材料强度、韧性和耐冲击性等参数。
这些参数的合格与否，可以直接反映出接头的质量。
3. 焊接缺陷检测法焊接缺陷检测法是评定焊接接头质量的重要手段之一。
常用的焊接缺陷检测方法包括X射线检测、超声波检测、磁粉检测等。
这些方法可以检测焊接接头内部的缺陷，如气孔、夹渣、裂纹等。
通过缺陷检测，可以及时发现和修复接头的问题，确保焊接接头的质量合格。
4. 金相检测法金相检测法是通过对焊接接头进行材料组织分析，来判断接头质量的一种方法。
通过金相显微镜观察焊接接头的金属组织结构，可以评估焊缝的晶格结构、晶粒尺寸、相组成等情况。
金相检测可以帮助检测焊接接头是否存在晶界腐蚀、晶界偏析等缺陷，并评估接头的强度和韧性。
5. 小试件法小试件法是通过焊接试样制备和检测工艺参数，来评估焊接接头质量的方法。
通过制备焊接试样，选择适当的焊接工艺参数，然后进行焊接试验和性能测试。
根据试样的试验结果，可以评定实际焊接接头的质量。
综上所述，焊接接头质量评定方法涵盖了目测检查法、焊接试验法、焊接缺陷检测法、金相检测法和小试件法等多种手段。
不同的评定方法在实际应用中相互补充，确保了焊接接头的质量控制和安全可靠。
钢筋焊接接头试验方法标准
钢筋焊接接头试验方法标准钢筋焊接接头试验方法标准是对钢筋焊接接头进行检测和评定的规范，其目的是为了确保钢筋焊接接头的质量和可靠性，保证其在工程施工中的安全可靠性。
本文将针对钢筋焊接接头试验方法标准进行详细介绍，以便于工程技术人员和相关人员能够准确理解和执行。
一、试验前准备。
在进行钢筋焊接接头试验之前，首先需要对试验设备进行检查和校准，确保设备的准确性和稳定性。
同时，需要对试验样品进行准备，包括钢筋焊接接头的制作和标识，以及试验样品的数量和位置布置等。
二、试验项目及方法。
1. 视觉检查，通过裸眼或辅助工具对钢筋焊接接头进行外观检查，包括焊缝形状、焊接质量、气孔、夹渣、裂纹等情况的检查。
2. 强度试验，采用拉伸试验或弯曲试验对钢筋焊接接头进行强度检测，评定其承载能力和稳定性。
3. 延性试验，通过冲击试验或冷弯试验对钢筋焊接接头的延性进行检测，评定其在外力作用下的变形和破坏情况。
4. 金相组织分析，对钢筋焊接接头进行金相组织分析，观察焊缝和母材的组织结构和相变情况，评定其组织性能和热影响区情况。
5. 耐蚀性试验，通过盐雾试验或化学腐蚀试验对钢筋焊接接头进行耐蚀性检测，评定其在腐蚀介质中的抗蚀性能。
三、试验结果评定。
根据试验项目和方法对钢筋焊接接头进行检测后，需要对试验结果进行评定和分析。
对于合格的接头，应当进行标识和记录，并可以进行进一步的工程应用；对于不合格的接头，应当进行原因分析和处理措施，并可以进行重新试验或修复处理。
四、试验报告。
完成钢筋焊接接头试验后，需要编制试验报告，对试验过程、试验结果、评定意见等进行详细记录和总结，以便于后续工程施工和验收使用。
结语。
钢筋焊接接头试验方法标准对于保障工程质量和安全具有重要意义，因此在进行试验时需严格按照标准要求进行操作，确保试验结果的准确性和可靠性。
同时，工程技术人员和相关人员应当不断学习和掌握最新的试验方法和技术，以便更好地应用于工程实践中。
焊接接头的组织
焊接接头的组织一、实验目的1.掌握焊接接头各区域典型的金相组织。
2.熟悉焊接接头各区域的性能变化。
二、实验设备及材料 1.金相显微镜。
2.焊接试样。
3.预磨机4.抛光机 三、实验原理熔化焊是局部加热的过程，焊缝及其附近的母材都经历一个加热和冷却的过程。
焊接热过程将引起焊接接头组织和性能的变化，从而影响焊接质量。
焊接接头组织由焊缝金属和热影响区两部分组成。
现以低碳钢为例，根据焊缝横截面的温度分布曲线，结合铁碳合金相图，对焊接接头各部分的组织和性能变化加以说明，见图13-1。
1．焊缝金属焊缝区的金属在焊接时处于完全熔化状态，它的结晶是从熔池底壁上许多未熔化的晶粒开始的。
因结晶时各个方向冷却速度不同，垂直于熔合线方向冷却速度最大，所以晶粒由垂直于熔合线向焙池中心生长，最终呈柱状晶，如图13-2所示。
熔池中心最后结晶，聚集了等轴状低熔点合金和夹杂物，并可能在此处形成裂纹。
焊缝金属结晶后，其成分是填充材料与熔化母材混合后的平均成分。
在随后的冷却过程中，若发生相变，则上述组织均要发生不同程度的转变。
对低碳钢来说，焊缝组织大部分是柱状的铁素体加少量的珠光体。
2．热影响区热影响区是指焊缝两侧因焊接热作用而发生组织和性能变化的区域。
按受热影响的大小，热影响区可分为熔合区、过热区、正火区和部分相变区。
1）熔合区熔合区是焊缝和基体金属的交界区，相当于加热到固相线和液相线之间的区域。
由于该区域温度高，基体金属部分熔化，所以也称为“半熔化区”。
熔化的金属凝固成铸态组织，未熔化金属因温度过高而长大成粗晶粒。
此区域在显微镜下一般为2~3个晶粒图13-1 低碳钢焊接接头组织变化示意图 1-熔合区；2-过热区；3-正火区；4-部分相变区的宽度，有时难以辩认。
该区城虽然很窄，但强度、塑性和韧性都下降；同时此处接头断面变化．将引起应力集中，很大程度上决定着焊接接头的性能。
2）过热区过热区是热影响区中最高加热温度在1100℃以上至固相线温度区间的区域．该区域在焊接时．由于加热温度高，奥氏体晶粒急剧长大，形成过热组织，所以也称为“粗晶区”。
钢筋焊接接头试验方法
钢筋焊接接头试验方法钢筋焊接接头试验方法是评估焊接接头质量和性能的重要环节，它可以确保焊接接头的强度、韧性和可靠性。
下面将详细介绍常用的钢筋焊接接头试验方法。
1. 金相显微镜观察金相显微镜是一种常用的检测钢筋焊接接头材料显微组织及其缺陷的方法。
通过磨削、腐蚀、抛光等处理，可以获得焊接接头的横截面，并使用金相显微镜观察和分析熔合区、热影响区和基材的显微组织，以评估焊缝的质量。
2. 拉伸试验拉伸试验是评价焊接接头强度的常用方法。
在拉伸试验中，将焊接接头试样固定在拉伸试验机上，施加外力逐渐拉伸试样，测量载荷和延伸量。
通过拉伸实验，可以得到焊接接头的抗拉强度、屈服强度、延伸率等力学性能指标，用于评估焊接接头的质量。
3. 冲击试验冲击试验是评估焊接接头韧性的常用方法。
常采用冲击试验机对焊接接头进行冲击试验，测量冲击能量吸收量，得到吸收冲击能量的指标，如冲击韧性指数。
冲击试验可以模拟实际工作条件下的冲击载荷，评估焊接接头对冲击载荷的抵抗能力和防护性能。
4. 弯曲试验弯曲试验可评估焊接接头的弯曲性能。
在弯曲试验中，将焊接接头试样放置于弯曲试验机上，施加弯曲载荷，观察和记录焊接接头的断裂面形态、弯曲承载力和变形情况，评估焊接接头的弯曲性能。
5. 无损检测无损检测是一种非破坏性检测方法，用于评估焊接接头的缺陷和质量问题。
常用的无损检测方法有超声波检测、射线检测和磁粉检测等。
通过无损检测手段可以发现焊接接头的内部缺陷，如焊缝中的气孔、夹杂物、裂纹等，并对其进行评估和分类。
除了上述试验方法，还可以根据具体需要进行其他试验，如疲劳试验、扭转试验等。
需要注意的是，进行钢筋焊接接头试验时，应严格按照相关标准进行操作，确保试验结果的准确性和可信度。
综上所述，钢筋焊接接头试验方法主要包括金相显微镜观察、拉伸试验、冲击试验、弯曲试验和无损检测等方法。
通过这些试验可以全面评估焊接接头的质量和性能，为钢筋焊接工程的安全可靠性提供依据。
金相检验9-焊接件的金相检验PPT课件
•33
（二）气孔
气泡在凝固时未能逸出而残留下来所形成的空穴
焊缝密集气孔
•34
（三）夹渣
残留在焊缝中的熔渣。可分为线状、孤立及其他型式三种
•35
（四）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。
可分为侧壁未熔合（图4011）、层间未熔合（图4012）、焊缝 根根部部未未熔熔合合(图4013)．
•2
④自然冷却，冷却速度快:
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,局部加热、熔池的 体积小、自然条件下冷却,冷却速度快，平均冷却 速度约为l0～100℃／s。
⑤动态结晶：
熔池一般均随热源的移动而移动，同时焊条的 摆动，电弧的吹力，还会使熔池发生强烈的搅拌 作用。可见，是在运动状态下结晶的，因此焊缝 凝固时各处的最大温度梯度的方向不断地变化， 晶体长大的方向也随之而改变。
•20
•21
四、焊接接头的显微组织观察
• 焊缝金属 一次组织：铸态组织，熔化状态后经形核和长大
完成结晶的高温组织形态。 二次组织：固态相变组织，室温下的显微组织。
• 熔合线热影响区：熔合区，粗晶区（过热 区），细晶区（相变重结晶区），部分相 变区
• 母材区
•22
（一）焊缝的组织特征
1．连接长大
•10
4、基体组织分析（母材）
• a.鉴别材料中非金属夹杂物，显微裂纹的类 型，观察其形态和分布，测量其数量和大 小。
• b.鉴别被检件显微组织的组成，各种组织的 形貌、分布和数量，对晶粒度、带状组织 、非金属夹杂物、魏氏组织等。
• c.对异种钢焊接接头，焊缝两侧的母材及热 影响区均须检验。
焊缝分析报告
焊缝分析报告1. 研究背景焊接是一种常见的金属连接技术，广泛应用于汽车制造、造船、航空航天等行业。
焊缝的质量直接影响到焊接接头的强度和使用寿命。
因此，对焊缝的分析和评估显得尤为重要。
2. 焊缝分析方法2.1 目视检查目视检查是最简单直观的焊缝分析方法，通过观察焊缝的外观，可以初步判断焊缝的质量。
常见的目视检查指标包括焊缝的形状、焊缝的表面平整度、焊缝的缺陷情况等。
2.2 金相显微镜分析金相显微镜是一种常用的金属组织分析工具，通过对焊缝的金相组织进行观察和分析，可以了解焊缝的晶粒大小、晶界特征、相组成等信息，从而评估焊缝的质量。
金相显微镜分析需要对焊缝进行样品制备和金相显微观察。
2.3 力学性能测试力学性能测试是对焊缝强度和韧性等力学性能进行评估的方法。
常见的力学性能测试包括拉伸试验、冲击试验等。
通过力学性能测试，可以了解焊缝的承载能力和抗冲击能力，评估焊缝的质量。
3. 焊缝分析结果根据对焊缝的目视检查、金相显微镜分析和力学性能测试，得出以下焊缝分析结果：3.1 目视检查结果经过目视检查，焊缝形状整齐，焊缝表面平整度较高，无明显的表面缺陷。
3.2 金相显微镜分析结果通过金相显微镜分析，发现焊缝中的晶粒大小均匀，晶粒边界清晰，无晶界偏聚现象。
焊缝中的相组成均匀稳定，无明显的相分离现象。
3.3 力学性能测试结果经过拉伸试验，焊缝的强度达到设计要求，拉伸强度超过了材料的屈服强度。
经过冲击试验，焊缝的抗冲击能力良好，无明显的脆性断裂现象。
4. 焊缝分析结论综合以上分析结果，可以得出以下结论：焊缝的质量良好，符合设计和使用要求。
焊缝形状整齐，表面平整度高，金相组织均匀稳定，力学性能优良。
因此，可以认为焊缝的连接强度和使用寿命较高。
5. 焊缝改进建议尽管焊缝的质量较好，但在实际焊接过程中仍存在一些可以改进的地方。
以下是一些建议：•提高焊接工艺的操作规程，确保焊接过程的稳定性和一致性。
•加强焊接人员的技术培训，提高其焊接技能和质量意识。
实验三 焊接接头金相组织观察
实验四焊接接头金相组织观察一、实验目的1. 观察与分析焊缝的各种典型结晶形态；2. 掌握碳钢焊接接头各区域的组织变化。
二、实验设备及材料1. 粗细金相砂纸；2. 平板玻璃；3. 吹风机；4. 4%硝酸酒精溶液、脱脂棉；5. 金相显微镜；6. 碳钢焊接接头试块；7. 典型金相照片。
三、实验原理焊接接头由焊缝、熔合区和热影响区组成。
熔化焊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，然后冷却结晶而形成牢固接头。
在该过程中，焊接接头各部分经受了不同的热循环，因而获得的组织不同，从而直接导致机械性能的变化。
因此，了解焊接接头组织变化的规律，对于控制焊接质量有重要的意义。
1. 焊缝凝固时的结晶形态(1) 焊缝的交互结晶焊后联接处的母材和焊缝金属具有交互结晶的特征，图1所示为母材和焊缝金属交互结晶示意图。
由图可见，焊缝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。
焊接熔池金属开始凝固时，多数情况下晶粒从熔合区半熔化的晶粒上以柱状晶形态联生长大，长大的主方向与最大散热方向一致。
图1焊缝金属的交互结晶示意图(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(或晶粒长大速度)R和温度梯度G有关。
C0、R和G对结晶形态的影响如图2所示。
由图可见，①当R和G不变时，随着C0增大，成分过冷程度增加，结晶形态将由平面晶转变为胞状晶、胞状树枝晶、树枝状晶、等轴晶；②当C0一定时，R越快，成分过冷程度越大，结晶形态逐渐由平面晶转变为胞状晶、树枝状晶及等轴晶；③当C0和R一定时，随着G增大，成分过冷程度减小，结晶形态将由等轴晶转变为树枝晶，最后为平面晶。
由于熔池各部位成分过冷不同，凝固结晶形态也有所不同。
在焊接熔池的熔化边界上，G较大，R很小，因此该处的成分过冷程度最图2 C0、R和G对结晶形态的影响小。
从熔化的边界处到焊接缝中心G逐渐变小，R却逐渐增大，且在焊缝中心处，G最小，R最大，故该处成分过冷程度最大。
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图号：03 浸蚀剂：4%硝酸酒精 材料及状态：16Mn钢 处理：手工电弧焊(直流反接，焊后空 冷) 组织及说明：图1局部放大。
中国金相分析网16mn手工电弧焊焊接接头金相组织欢迎访问中国金相分析网焊接金相组织图谱返回首页相关金相图谱35钢手工电弧焊焊接接头金相组织r17点焊焊接接头金相组织t250马氏体时效钢电子束焊金相组织16mn手工电弧焊焊接接头金相组织焊接材料母材
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图号：05 浸蚀剂：4%硝酸酒精 材料及状态：16Mn钢 处理：手工电弧焊(直流反接，焊后空 冷) 组织及说明：过热区组织。母材过热区 组织粗大。组织为铁素体十珠光体。
光学放大倍数：400×
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图号：04 浸蚀剂：4%硝酸酒精 材料及状态：16Mn钢 处理：手工电弧焊(直流反接，焊后空 冷) 组织及说明：熔合区组织。左侧为焊缝 组织，右侧为母材过热区组织。
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焊接件的金相检验
3
焊接件的金相检验—宏观检验
二、宏观检验
5
焊接件的金相检验—焊接区显微组织特征
三、焊接区显微组织特征 焊接区有焊缝、热影响区（包括熔合区）和母材三部分组成。 1.焊缝组织 焊缝从加热熔化后由高温冷到室温，中间经过两次组织转变： 第一次从液体转变为固体时的结晶过程，称为一次结晶； 第二次是当焊缝金属温度降低至相变时所发生的组织转变，称二次结晶。 焊缝的组织和性能除与化学成分有关外，还取决于这两次结晶情况。 1）焊缝一次结晶组织 （1）一次结晶的特点： ①一般焊接溶池较小，又被周围冷金属和环境介质所包围，所以溶池冷速快
焊接件的金相检验
丁惠麟
1
焊接件的金相检验—概述
一、概述
焊接过程是在高温热源的作用下，基体金属发生局部熔化，并与熔融的填充金 属混合而形成熔池。当热源离开后焊接熔池温度迅速下降，并凝固结晶形成焊缝。 焊接一般经历以下几个过程：
加热—熔化—冶金反应—结晶—固态相变—形成接头 焊接热过程贯穿焊接的始终，它是影响焊接质量的主要因素之一。焊接应力、 应变以及冶金、结晶、相变都与之相关。 在化学冶金过程中，熔化金属、熔渣、气相之间将发生一系列的冶金反应，如 金属氧化、还原、脱P、S、焊缝金属与氢作用等等，都会直接影响焊缝金属的成分、 组织和性能。 焊接时金属结晶和相变是在快速连续冷却条件下进行的，可能产生偏析、夹杂、 气孔、裂纹、淬硬和脆化等缺陷。所以，这一过程也是影响焊接质量的重要环节。 焊缝两侧的基体金属也受到焊接热的作用，受热后温升不同，发生组织变化也 不同，也将不同程度地影响其性能。 归纳起来，焊接过程的特点如下： 1.加热温度高 熔池液态金属温度可达1770～1870℃，比炼钢温度不高，焊缝 区的熔合线附近都在1350℃以上。 2.加热速度快 熔化→凝固及热影响区相变仅几秒至几分钟。 3.高温停留时间短。 4.局部加热、温差大 造成组织转变的差异和组织的不均匀。
焊接接头的金相组织
焊接接头的金相组织(metallurgical structure of the weld joint )1．焊接接头的组成及区域特征典型的对接焊接接头主要由三个部分组成：（1）焊缝( weld )焊缝金属的结晶凝固冷却方式主要依靠母材金属热传导，所以液态金属结晶很自然呈柱状晶成长，且成长方向垂直于焊接熔池壁，最终汇交于熔池中部形成八字形柱状树枝晶结晶形式。
（2）熔合区( fusion zone )指焊缝与母材交接的过渡区，即熔合线处微观显示的母材半熔化区。
在焊接时，液态的焊缝金属与固态母材金属的交界面，便形成了熔合线（fusion line），即接头横截面上宏观腐蚀所显示的焊缝轮廓线。
以大多数（低碳）碳素钢和低合金钢为例：熔合区的温度处于固相线和液相线之间。
焊缝与母材产生不规则结合，形成了参差不齐的分界面。
该区晶粒十分粗大，化学成分和组织极不均匀，冷却后为过热组织。
区域很窄，金相观察难以区分，但对接头强度和韧性却有很大影响，常是产生裂纹和脆性破坏的发源地。
（3）热影响区（heat affected zone）在焊接和切割过程中，材料因受热的影响（但未熔化）而发生金相组织和机械性能变化的区域。
焊接是一个不均匀加热和冷却的过程，距焊缝不同距离的点上经历着不同的焊接热循环，这些点实质上都受到一次特殊的热处理。
和一般金属热处理一样，每个点都引起不同的组织转变，于是就形成了在组织和性能上不均匀的焊接热影响区。
在这个区中，有些部位的组织和性能可能是优于也可能劣于母材焊前的组织性能。
显然，劣于母材的部位便成为焊接接头中最薄弱环节。
决定热影响区的分区及特征的因素是多方面的，大致可分为三个方面：○1母材的冶金特征母材金属在焊接热循环作用下是否存在固相转变；有固相转变的材料是纯金属、单相合金或多相合金；是否是同素异构转变；是否是扩散型的相变。
例如，焊接无固相转变的金属，在热影响区上主要出现的是晶粒粗大现象，有时也有再结晶现象。
焊接件金相实验报告
焊接件金相实验报告实验目的1. 掌握焊接材料（钢）的金相实验技术；2. 了解焊接组织的基本特征和形成机理；3. 分析焊接变性区的显微组织，推测焊接过程中的热影响区。
实验原理焊接是通过加热，在高温下熔化填充金属材料，使接头的两个部分熔化，然后冷却并凝固，形成一个连续的组织。
焊接时，由于受到高温和冷却过程的影响，焊接部位的组织结构会发生一定的变化，形成焊接变性区。
金相实验可以通过显微镜观察和分析焊接区域的显微组织，了解焊接材料的结构和性能。
实验步骤1. 把焊接件切割成适当的试样；2. 用砂纸对试样进行粗磨和细磨，直到试样表面平整、光洁；3. 用1%～3%的盐酸溶液进行腐蚀，腐蚀时间根据试样的大小和材料的硬度来确定，一般为2～5分钟；4. 将试样清洗干净，用酒精擦干；5. 将试样放入显微镜，使用合适的放大倍率进行观察。
实验结果经过实验观察，焊接件的显微组织如下：1. 焊缝区：焊缝区由于在焊接过程中受到较高的温度，组织结构发生了显著的变化。
从显微镜观察中可以看到，焊缝区出现了晶粒长大、晶界清晰的特点。
晶粒沿着焊接方向排列，晶粒间的夹杂物也有所增加。
2. 热影响区：热影响区是指焊缝附近受到热影响而没有完全熔化的区域。
通过显微镜观察，可以看到热影响区的组织结构发生了改变，但变化不如焊缝区明显。
热影响区中的晶粒呈现颗粒状，晶界较为清晰，但没有焊缝区的晶粒排列规则。
实验分析焊缝区的晶粒长大和晶界的清晰是由于焊接过程中的高温和冷却速度的影响。
高温会使晶粒较快地长大，而快速的冷却速度则促进了晶粒的细化。
同时，在焊接过程中，由于较大的热输入，夹杂物也有可能熔化和聚集，形成焊缝中的夹杂物。
夹杂物的存在会对焊接接头的力学性能产生不良影响。
热影响区的组织结构变化相对较小的原因是，尽管受到了焊接过程中的高温，但是并没有达到完全熔化的程度。
热影响区的晶粒颗粒较小，这是由于在焊接过程中，材料接触到高温后会发生再结晶作用。
再结晶作用使得晶粒细化，晶界较为清晰。
焊缝金相组织合格标准
焊缝金相组织合格标准
焊缝金相组织的合格标准通常根据具体焊接材料和应用要求来确定。
以下是一般情况下焊缝金相组织的合格标准：
1. 焊接接头清晰可见，没有明显的焊接缺陷，如裂纹、夹渣、夹杂物等。
2. 金属晶粒与母材之间没有明显的晶界偏移或致密组织，母材与焊缝之间有良好的结合。
3. 焊缝区域的晶粒细化程度符合焊接规范或要求，晶粒尺寸在可接受范围内。
4. 没有明显的变形或应力集中现象，没有产生过多的残余应力。
5. 焊缝区域没有明显的气孔、夹层等质量缺陷。
6. 焊缝区域的硬度符合设计或规范要求。
需要注意的是，不同材料和应用要求可能会有不同的焊缝金相组织合格标准。
因此，在具体焊接应用中，应根据相关标准或规范进行评估和判定。
焊缝组织观察和分析报告
所以这里着重分析各种裂缝的形成及特征。
•
裂缝按尺寸的大小可分为：宏观裂缝和显微裂缝。用肉眼能见到的裂缝，在
一切产品中均不允许存在；显微裂缝 只能在显微镜下才能看到的裂缝。现代
的焊接技术，存在＜250微米的焊缝是不可避免的。这类焊缝尺寸之要小于
该材料裂缝的临界尺寸，通常是允许的，但对于长期受疲劳载荷或存在应力
出现，越来越多。这种延迟裂纹具有更大的危害性。
实验内容及步骤
• 取一焊接接头试样： • 仔细观察并画出焊接接头宏观组织，分
析形成原因： • 仔细观察焊接接头不同区域显微组织变
化，画出各区典型组织示意图； • 结合自己的试样和其他同学的试样，比
较不同钢种，不同焊接条件下组织的变 化。
实验报告要求
• 实验目的 • 画出观察到的焊缝及热影响区各部分的组
实验概述
• （二）热影响区的显微组织 • 受焊接过程热循环（加热和冷却）的作用焊缝附近的热影
响区相当于经历了“特殊的热处理”过程一样。焊缝及热 影响区各部分由于离焊池距离不同而被加热到不同的温度， 焊后冷却时又以不同的冷速冷却下来,因此使该区的组织 变得复杂。 • 由于焊缝周围的金属导热作用，焊缝和热影响的冷却速度 很快，有时可达淬火的程度。冷却速度受材料的导热性、 板厚和接头形状及钢板在焊前初始温度（包括环境温度或 预热温度）等因素的影响。钢板尺寸越大，冷却越快，钢 板初始温度越高（预热），冷速越慢。 • 用于焊接的结构钢可分为两类：一类是低碳钢和普通低合 金钢如20钢、A3钢16Mn 15MnTi等，另一类是中碳钢和 调质合金钢等。前者叫不易淬火钢，后者叫易淬火钢。
• （4）部分相变区，即不完全重结晶区，加热温度AC1- AC3，约750900℃，钢被加热奥氏体+ 部分铁素体区域，冷却后的组织为细小铁素体+ 珠光体+部分大块未变化的铁素体，晶粒大小不均匀。
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焊缝接头组织的金相观察与分析
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焊缝接头组织的金相观察与分析
一、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℃）；不完全正火区（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。
4、理解焊缝、热影响区到基体的硬度变化规律。
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（45钢）。
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。
7、显微硬度仪一台
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。
以防止组织发生变化（图中虚线为砂轮切割线，两端30mm 长焊缝舍弃不用）。
焊接接头金相试样取样位置示意图
3、依照实验一步骤3所述方法截下的焊缝接头制备成金相试样。
注意磨制面应选择与焊缝走向垂直的横截面。
4、在金相显微镜上观察制备好的焊接接头试样。
光用低倍镜镜头（放大150倍）观察焊缝区及热影响区全貌，再用高倍镜镜头（450倍）逐区进行观察，注意识别各区的金相组织特征, 并画出草图。
5、在焊缝、热影响区、母材上打硬度然后作曲线图分析硬度变化规律。
五、实验报告要求
1、明确实验目的。
2、画出焊接接头各区段的金相图，并指出其形貌特征。
3，解释焊接接头各区段组织的形成原因。
4、画出不同区域的硬度变化图并分析变化原因。
5、结论。
六、注意事项
1、焊缝最好由有经验的焊工一次焊成，焊缝要均匀，填满刨槽，尽量减少夹渣、气孔等缺陷。
2、用砂轮切割机切割时，钢板要夹紧，线要对正。
向下按手把时要用力平稳。
人要站在砂轮侧面，以免砂轮破裂后飞出伤人。
七、实验结果及分析
熔合区过热区
相变重结晶区不完全重结晶区
2、形貌特征
熔合区：
过热区：
相变重结晶区：
不完全重结晶区：
3、焊接接头各区段组织的形成原因:
4、不同区域的硬度变化图机及变化原因。