第九讲焊缝与热影响区

通过焊接热力模拟机模拟 焊接热循环对母材组织和性能 的影响得出。
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HAZ韧性分布
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（3）HAZ脆化
在HAZ粗晶区和400C附近有两个韧性谷区。
粗晶区晶粒粗大且在焊缝与母材的过渡地带 常有咬边等缺陷，导致应力集中，使塑性和韧 性降低，所以该区常成为接头最薄弱环节。 易淬火钢：形成脆硬淬火组织； 不易淬火钢：粗大组织或过热的魏氏组织。
(焊条、焊丝、焊剂、保护气体)及母材的化学成 分、焊接方法及焊接工艺参数、焊件的尺寸及 冷却速度、焊缝金属的塑性变形等。 焊接工艺参数。
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（2）HAZ的力学性能 与母材化学成分和焊接工艺参数有关。 HAZ的硬度在熔合线附近达到最大，距
离熔合线越远，硬度接近于母材。
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焊缝及HAZ硬度分布
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HAZ力学性能
截面中心，往往容易出现焊接缺陷(气孔、夹渣
和裂纹)。熔焊较适宜的成形系数为1~2。
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在焊接过程中，离开焊缝不同距离的母材 上的各点，它们被加热的最高温度不同。影响 到母材组织和性能。焊缝两侧受焊接加热的影 响，发生了组织和力学性能变化的母材部分称
为焊接热影响区（HAZ）。焊缝与热影响区合
称焊接接头。
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焊接热影响区的组织
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加热温度在AC1以下，组织不发生变化。 加热温度在AC1以上，组织发生显著变化。
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根据加热时组织的变化可以将HAZ分为以下几个区域： （1）部分相变区（不完全重结晶区）：AC1~AC3
组织不均，性能不均匀
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（2）细晶区（相变重结晶区）：AC3~TKS
组织细小均匀，塑性韧性好
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400C附近存在缺口效应，主要是由于钢中 的C、N、O等元素引起时效现象而造成的。 解决办法是采用焊后热处理。
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焊缝金属的形成
在热源作用下，熔化的填充材料和母材 共同形成焊接熔池，并且随着热源的移动而 移动，远离热源部位的液态金属以熔池边缘 半熔化状态的母材晶粒为基础发生凝固结晶， 形成“束状”的联生柱晶。
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焊缝金属凝固过程中高熔点组元先发生凝
固，低熔点的组元被排斥到柱晶之间而发生偏 析。如果焊缝金属受到拘束应力，在含低熔点 组元的液膜处就会产生裂纹。
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（3）粗晶区（过热区）：TKS ~Tm
组织粗大，塑性、韧性差，强度变化不大。
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（4）熔合区（过热区）：液相线与固相线之间
成分、组织极不均匀，组织粗大。性能很差， 对接头性能影响显著。
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不同焊接方法HAZ区尺寸大小
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焊接接头的性能
（1）焊缝金属的力学性能
影响焊缝金属力学性能的因素有：焊接材料
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焊缝金属凝固速度快，有些杂质和气体来 不及逸出而残留在焊缝中形成气孔和夹杂；另 外，焊缝金属组织粗大。
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焊缝几何参数
焊接电流主要影响熔深h，焊接电压影响熔 宽，单道焊缝截面上焊缝宽度与焊缝熔深之比 称为焊缝成形系数（=b/h)。
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焊缝的成形系数对焊缝质量有一定影响。 较大时，意味着焊缝宽度大而熔深浅，而过 大，则可能产生未焊透；当较小时，意味着焊 缝宽度小而熔深大，焊缝截面窄而深，这种焊 缝结晶时，杂质不易全部浮出，且聚集在焊缝