【精品】焊接接头的金相分析材料成型原理

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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。

实验3焊接冶金学焊接接头组织金相分析

实验3焊接接头组织金相分析、实验目的三、实验原理焊接过程中，焊接接头各部分经历了不同热循环，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分析，是对接头机械性能鉴定的不可缺少的环节。

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。

1、焊缝的交互结晶1、观察与分析焊缝的各种典型结晶形态。

2、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1、粗细金相砂纸，从180目一 1200目2、平板玻璃3、低碳钢焊接接头试片4、金相显微镜5、抛光机6、电吹风机7、 4%硝酸酒精溶液，无水乙醇、脱脂棉等8、典型金相照片（或幻灯照片）一套一块一个若干图1焊缝金属的交互结晶示意图（一）焊缝凝固时的结晶形态e/vT图2 C 。

、 R 和G 对结晶形态的影响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）R和温度梯度G有关。

图2为C O、R和G对结晶形态的影响。

由图2可见，当结晶速度R和温度梯度G不变时，随着金属中溶质浓度的提高，浓度过冷增加，从而使金属的结晶形态由平面晶变为胞状晶，胞状树枝晶，树枝状晶及等轴晶。

当合金成分一定时，结晶速度越快，浓度过冷越大，结晶形态由平面晶发展到胞状晶、树枝状晶，最后为等轴晶。

金相检验焊接接头的金相检验实验指导书

b显微镜调焦装置:在显微镜的两侧有粗动和微动调焦手轮,两者在同一部位。随粗调手轮6的转动,支撑载物台的弯臂作上下运动。在粗调手轮的一侧有制动装置,用以固定调焦正确后载物台的位置。微调手轮5使显微镜本题沿着划轨缓慢移动。在右侧手轮上刻有分度格,每一格表示物镜座上下微动0.002毫米。与刻度盘同侧的齿轮箱上刻有两条白线,用以指示微动升降范围,当旋到极限位置时，微动手轮就会自动被限制，此时,不能再继续旋转而应该倒转来使用。
制备试样是将待观察的试样表面磨制成光亮无痕的镜面，然后经过浸蚀分析组织形态。金相试样制备过程一般包括五步：
取样粗磨细磨抛光浸蚀
１．取样
从需要检测的金属材料和零件上截取试样称为“取样”。
直径、边长：１5~20ｍm；
高：１２~18mm
2．粗磨
修整:有些试样,例如用锤击法敲下来的试样,形状很不规则,必须经过粗磨，修整为规则形状的试样。
浸蚀后的试样在显微镜下观察时,如发现表面变形层严重影响组织的清晰度时，可采取反复抛光、浸蚀的办法去除变形层。
2.2 显微镜的使用
1．基本原理
图2-5 金相显微镜光学原理图
金相显微镜光学原理图如图2-5所示。
ａ显微镜的放大倍数:显微镜的放大倍数等于物镜和目镜单独放大倍数的乘积,即物镜放大倍数为Ｍ物，目镜放大倍数为M目,显微镜放大倍数为M＝Ｍ物*M目。物镜和目镜的放大倍数刻在嵌套圈上,例如10X、20X、４5X分别表示放大１0倍、２0倍、4５倍。
ｃ原理：
纯金属（或单相均匀固溶体）的浸蚀基本上为化学溶解过程。位于晶界处的原子和晶粒内部原子相比，自由能较高,稳定性较差，故易受浸蚀形成凹沟，晶粒内部被浸蚀程度较轻,大体上仍保持原抛光平面。在明场下观察，可以看到一个个晶粒被晶界(黑色网络）隔开。如浸蚀较深,还可以发现各个晶粒明暗程度不同的现象，这是因为每个晶粒原子排列的位向不同,浸蚀后，以最密排面为主的外露面与原抛光面之间倾斜程度不同的缘故。

第2章2-5 焊接接头金相组织和性能

2、过热区（粗晶区）此区的温度范围是处在固相线以下到 1100℃左右，金属是处于过热的状态，奥氏体晶粒发生严重的长大现象，冷却之后得到粗大的组织（一般对于低碳钢来说，焊后晶粒度都在1~2级），在气焊和电渣焊的条件下，常出现魏氏组织。此区的韧性很低，通常冲击韧性要降低 20~30%。因此，焊接刚度较大的结构时，常在过热粗晶区产生脆化或裂纹。过热区的大小与焊接方法、焊接线能量和母材的板厚等有关，气焊和电渣焊时比较宽，而真空电子束焊，激光焊时过热区几乎不存在。过热区与熔合区一样，都是焊接接头的薄弱环节。
部位焊缝熔合区（熔合线）加热温度范围 >1500℃ 1400~1250℃ 组织特征及性能铸造组织、柱状树枝晶晶粒粗大，可能出现魏氏组织，易产生裂纹，塑性不好。
粗晶区（过热区）
细晶区（相变重结晶区）混晶区（不完全重结晶区）时效脆化区母材
1250~1100℃
1100~900℃ 900~730℃ 730~300℃ 300~室温

一焊缝金属的组织与性能
1、组织——铸造组织单层焊为柱状晶（前页）多层焊可改善先焊焊道组织（右图） 2、性能——与选用的焊接材料和方法有关
二焊接热影响区的组织分布
焊接时热影响区上各点距焊缝的远近不同，经历的焊接热循环不同，就会出现不同的组织，因而也就具有不同的性能。由此看来，整个焊接热影响区的组织和性能是不均匀的。 1、熔合区即焊缝与母材相邻的部位，又称半熔化区（温度处于固液相线之间）。此区的范围很窄，所以又称熔合线。但是由于在化学成分上和组织性能上都有较大的不均匀性，所以对焊接接头的强度、韧性都有很大的影响。在许多情况下熔合区是产生裂纹，脆性破坏的发源地，因此引起了普遍的重视。

不同材料焊接接头的金相分析

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二、实验装置及实验材料
? Q235和X80焊接接头试样 ? 粗细金相砂纸 ? 平板玻璃 ? 抛光机 ? 吹风机 ? 4%硝酸酒精溶液、酒精 ? 脱脂棉 ? 10倍放大镜 ? 金相显微镜 ? 金相图谱
各1块 1套 1块 1台 1个若干若干一支 1台 1套
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三、实验原理
晶粒长大：晶核的长大方式有两种，即均匀长大和树枝状长大。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，这就是选择长大。选择长大过程中形成焊y Logo
树枝状长大
四、实验内容及步骤
4.1 实验内容
? 自制Q235钢与管线钢焊接接头试样。 ? 对实验室制备好的Q235与管线钢试样进行金相组织观
察、分析和比对。
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四、实验内容及步骤
4.2 实验步骤
? 制样：将已焊好的试件( 以结422焊条在150×80×3m的m 试件上堆焊) ，切成25×25m的m试片，然后把试片四周用砂轮打去毛刺，并把四个角打磨成圆角。
三、实验原理
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三、实验原理
低碳钢根据焊接热影响区内各区段在焊接过程中所达到的最高温度范围不同，按距焊缝由近及远依次分为：
熔合区（固相线-液相线，母材与焊缝交界的部位）过热区（1100℃-固相线，低碳钢过热区晶粒粗大，主要是魏氏组织W）完全正火区（AC31100℃，即正火区，晶粒细小均匀，综合力学性能最好的区域。）不完全正火区（AC1AC3，部分相变区）
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三、实验原理

Q235钢摩擦叠焊单元成形焊接接头金相组织分析

12试验与研究焊接技术第42卷第6期2013年6月文章编号：1002—025X(2013)06—0012-03Q235钢摩擦叠焊单元成形焊接接头金相组织分析高辉，焦向东，周灿丰，陈家庆(北京石油化丁学院能源丁程先进连接技术研究巾，L、，北京102617)摘要：针对Q235钢开展了摩擦叠焊单元成形焊接试验并对在主轴转速5ooo r／r a i n．塞棒进给速度O．3nl l n]s条件下的焊接接头的显微组织和显微组织硬度进行了测试．分析了摩擦叠焊单元成形焊接接头中不同位置的金相组织结构与摩擦焊接过程中温度和压力之间的关系．以及接头中不同位置处显微组织硬度存在差异的原因该研究对Q235钢摩擦叠焊焊接工艺参数的研究及提高焊接接头的质量具有一定的指导意义关键词：Q235铜；摩擦叠埠：金相鲴织中图分类号：T G456．5文献标志码：B摩擦叠焊属于一种新型的同相连接技术，因其焊接过程中不采用电弧加热的形式，焊接接头的质量受环境压力变化影响较小，特别适合于水下作业，尤其是深水结构物的修复。

德国G K SS，英国T W l 以及巴两石油公司分别于2003年、2008年前后针对钢材料进行了摩擦叠焊设备及焊接T．艺的详细试验研究，．摩擦叠焊作为一种较新的焊接T艺，目前国内对其焊接设备和焊接T艺的研究尚处于试验窒阶段-．本文针对Q235钢开展了摩擦叠焊单元成形焊收稿日期：2012一l2—05基金项目：同家自然基金青年基金(51109005)接试验并对焊接T-艺参数为5000r／rai n，0．3m m／s 条件下的焊接接头的金相显微组织和显微组织硬度进行了测试，分析了焊接接头不同位置金相组织及显微组织硬度存在较大差异的原因，该研究对Q235钢摩擦叠焊焊接T艺参数的研究具有一定的指导意义1摩擦叠焊单元成形试验摩擦叠焊焊接过程如图l所示，其焊缝由多个单元焊接叠加而成。

因此，对于摩擦叠焊而言，能够获得质量良好的单元成形接头是焊缝成形质量保-4"-”+一+一+一-4．-一-4-”-4--”-4--一-4--一+一+一+一+--4．-一-4-一—_卜一—卜一-4-一+一+一+--4--—卜一-4--—P一-+-一—+r-—卜一+一+--4-一—+一一-4-一-4'-一+*—卜-—+一一-at-一—+一一—+-一-4---—-卜-——卜一—卜一—+一--+-一-4-由于脉冲焊维弧时间相对连续焊的时间短．因而焊接时输入的能量相对连续焊更少，焊接热输人小．所以焊接热影响区的尺寸相对更小：3结论(1)脉冲焊焊接接头组织较连续焊更为均匀．产生魏氏组织较少。

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。

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。

焊接接头的金属间化合物分析与评估

焊接接头的金属间化合物分析与评估焊接是一种常见的金属连接方式，通过热能将金属部件熔化并使其冷却后凝固，从而形成一个坚固的连接。

然而，焊接接头中的金属与基材之间常常会形成一种特殊的物质，即金属间化合物。

本文将对焊接接头中的金属间化合物进行分析与评估。

一、金属间化合物的形成机制焊接过程中，熔池中的金属与基材相互扩散，并发生化合反应，形成金属间化合物。

这种化合物的形成机制主要有以下几点：1. 扩散机制：焊接过程中金属离子在熔池中通过扩散聚集，与基材中的金属发生反应，形成金属间化合物。

2. 形核机制：焊接过程中，金属离子到达接头界面时，由于过饱和度高而形成过饱和团簇，然后发生核化反应，形成金属间化合物。

3. 相变机制：焊接过程中，金属由于温度变化引起相变，形成新的晶体结构以及金属间化合物。

二、金属间化合物的性质与影响焊接接头中的金属间化合物具有以下性质：1. 高硬度：金属间化合物通常具有较高的硬度，这是由于其晶格结构的特殊排列所致。

2. 脆性：金属间化合物通常具有较高的脆性，这是由于其晶格结构中存在较多的晶体缺陷所致。

3. 化学稳定性：金属间化合物通常具有较好的化学稳定性，能够抵抗腐蚀和氧化等环境因素的侵蚀。

金属间化合物对焊接接头的性能有着重要的影响：1. 强度：金属间化合物的形成可以增强焊接接头的强度，提高其抗拉强度与抗剪强度。

2. 脆性：金属间化合物的脆性特性可能导致焊接接头在受力时易发生开裂或断裂。

3. 耐腐蚀性：金属间化合物的化学稳定性能够提高焊接接头的耐腐蚀性，使其具有更长的使用寿命。

三、金属间化合物的分析方法为了准确评估焊接接头中的金属间化合物，需要采用适当的分析方法。

以下是常用的金属间化合物分析方法：1. 金相显微镜观察：通过金相显微镜观察焊接接头的横截面，可以清晰地分辨金属间化合物与母材的区别。

2. X射线衍射：利用X射线衍射技术可以得出金属间化合物的晶体结构以及其相对含量。

3. 扫描电子显微镜（SEM-EDS）：结合扫描电子显微镜和能谱分析技术，可以获得金属间化合物的形貌和元素组成。

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。

焊接件的金相检验1

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焊接件的金相检验—焊接区显微组织特征
焊缝冷速快，成分来不及扩散，分布不均匀，形成偏析，非金属夹杂来不及浮出而残留在焊缝内，因此对焊缝性能影响大。焊缝偏析分为显微偏析、宏观偏析和层状偏析。 ①显微偏析低碳钢焊缝中C或杂质晶界上含量比钢平均含量高—晶界偏析。 ②宏观偏析熔池中杂质浓度高，使最后凝固部分严重偏析，易产生纵向裂纹。 ③焊缝横断面上出现分层组织、成分不均匀，称为层状偏析。（4）一次晶组织的性能粗大柱状晶不仅降低焊缝强度，而且使塑性、韧性下降。树枝晶比胞状晶产生裂纹倾向大。粗大树枝晶比细小的树枝晶产生热裂纹倾向大。 2）焊缝金属的二次结晶（固态相变）一次结晶后的奥氏体组织进一步转变成何种组织，取决于焊缝化学成分、冷却条件及焊后热处理等因素。（1）二次结晶组织低碳钢：大部分为铁素体+少量珠光体，铁素体沿原奥氏体晶界析出。冷速快，珠光体增加，还可能出现贝氏体。冷速慢，铁素体呈粗大的魏氏组织。低合金钢： ①合金元素含量少（如16Mn、20G钢），焊缝组织与低碳钢相似（铁素体+少量珠光体），冷速快，出现粒状贝氏体，甚至出现马氏体。 ②合金元素较多的低合金高强度钢，焊后组织为贝氏体或下贝氏体，甚至出现
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焊接件的金相检验—焊接区显微组织特征
（2）不完全淬火区（ Ac1～Ac3之间区域）铁素体不发生变化，只有不同程度长大。珠光体、贝氏体转变为奥氏体，随后快速冷却得到马氏体。最后形成马氏体+铁素体共存组织。碳和合金元素含量低，冷速缓慢，也可能出现珠光体组织。（3）回火区焊前为调质态，除上述两个区域外，还可能发生不同程度的回火区。所以，热影响区组织不仅与基体成分和焊接热循环特征有关，还和焊前热处理状态有关。 3）焊接接头组织形貌特征（1）铁素体在焊缝金属和热影响区中常见的是先共析铁素体，包括自由铁素体和魏氏组织铁素体两种。 ①自由铁素体是由奥氏体晶界上析出的铁素体，常见有块状和网状两种形貌。块状铁素体是在高温下而过冷度较小的冷却过程中形成的。网状铁素体是在较低温度和过冷度较大的冷却过程中形成的。自由铁素体析出数量与奥氏体晶粒大小有关，晶粒越大，铁素体越少。 ②魏氏组织铁素体低碳钢焊缝金属和热影响区极易形成魏氏组织铁素体。其形貌为除晶界铁素体外，还有大量的从晶界伸向晶粒内部形似锯齿状或梳状的铁素体，或在晶内以针状独立分布的铁素体，往往针粗大且交叉分布。

(整理)焊接接头的金相分析材料成型原理

焊接接头的金相分析一、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二、实验装置及实验材料1、粗、细金相砂纸2、平板玻璃3、低碳钢焊接接头试样4、金相显微镜5、吹风机6、4％硝酸酒精溶液、无水乙醇、30%过氧化氢、氢氟酸、草酸、脱脂棉、蒸馏水三、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。

1、焊缝宏观形貌：切取焊接接头的横截面，经制样浸蚀显示宏观组织，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，接头两边是未受焊接热影响的母材。

①焊缝区②—③热影响区（过热区、正火区、部分相变区）④母材2、3、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下发生的显微组织和性能变化的区域。

在焊接过程中，熔池被快速加热到很高的温度，随后又快速冷却，因此使熔池附近的母材相当受到一次不同规范的热处理。

结果使焊接热影响区形成了四个部分，即熔合区、过热区、正火区和部分相变区。

熔合区是焊缝（熔敷金属）和母材的交界区，在焊接电弧热的作用下，该区部分金属熔化，亦称半熔化区，其显微组织中包含部分铸造组织和未熔化的、但因受热而长大的粗晶粒组织。

在低碳钢焊接接头中，这一区域虽然最窄，但它却在很大程度上决定着焊接接头的性能。