焊接接头的组织和性能(汇总).ppt

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也就是说碳是碳素钢的主要合金 成分，其性能取决于C的含量， 其中的Mn、Si只是有益的元素 而非合金成分，S、P、O、N、 H则是其杂质有害元素，是要严
加控制的。
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GB/T700是普通碳素结构钢标准， 其Mn≦0.8%，Si≦0.55%。
GB/T699是优质碳素结构标准。 而GB712、GB713、GB6654则是
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在达到Ar1温度时（C 0.8%的共析成分）， 剩余的奥氏体发生共析转变，变为铁素体 ＋渗碳体的混合物即珠光体。先共析铁素 体是沿原奥氏体晶界析出故呈网状分布， 此外，铁素体也可以从原奥氏体晶内部沿 一定方向呈针或片状析出，可直接插入珠 光体中。这种组织由于晶内位错密度较低 所以塑性韧性都较低。
Si含量则要高得多。基本上是属于 Mn―― Si合金系列的焊缝金属，即以 Mn、 Si的固溶强化机理来保证焊缝金
属的力学性能。
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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 பைடு நூலகம்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，
当含C量较高，高温（700℃－800℃） 停留时间较长，冷却速度较慢时易形成这 种组织。我们称其为魏氏组织，我们在焊 接低碳结构钢时要尽量防止魏氏组织出现，
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而希望得到细晶针状铁素体。正如大家所知 道的那样，焊缝金属的强度与母材相匹配 比较容易而同时要有优异的塑性和韧性就 未必容易了，正因为如此，所以在焊接工 艺评定规则中提出了补加因素的要求，这 就要求所制定的焊接工艺规程充分对钢材 的内在质量进行了解对焊接要热循环进行 有效控制，对焊接环境的多方面考虑，对 焊件的结构刚性给予应有的关注（板厚， 结构 要度）。千万不要用工艺评定代替 工艺规程。
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这里还有一个问题要提及，就是C-Mn 系的焊缝金属在经过正火后，σS σb都会发生 陡降，在实际生产中给予足够重视。
3、低碳钢焊接热影响区
我们已知，焊接热影响区的组织和性能变 化取决焊接热循环过程中的二次结晶（即 重结晶）特点。在固态无相恋发生的金属 材料如AL、Cr、Ni和超低碳单相奥氏体钢 超低碳高铬铁素体钢由于无相变，其热响 区很简单，只有一个晶粒粗大的过热区， （热轧或冷轧后退火态）。
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过热区晶粒粗大，易形成魏氏组织要消除它
只能进行正火才有效，不完全重结晶区容易 有碳化物析出以及粗大的铁素体，故其性能 并不很好，而再结晶区是一个软化区（只存 在于冷轧板或经冷作硬化的热轧板）。而兰 脆区组织并未发生改变但塑性和韧性却低于 母材这是动态应变时效而引起的脆化，即热 应变脆化（焊接沸腾钢时尤为明显）。综上 所述可知，低碳结构钢的热影响区组织和性 能也是不容忽视的，还是要控制焊接热循环， 如控制t8－5，t8-3，t100，控制线能量等。
专用于船舶、锅炉、压力容器的 专用碳素结构钢标准，其Si含量S、 P含量限制的更低，而Mn含量提
高。
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碳素钢的焊接性随其C含量增加 而恶化，低碳钢（C≦0.25%）焊 接性最好，但C含量大于0.15%时，
对氢致裂纹敏感。
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1、焊缝金属的成分
焊条电弧焊焊接碳素钢时焊接材料的 选择通常都是按GB5117标准其σb 都 不大于490MPa。且酸性焊条的焊缝金 属Mn含量大多在0.8%以下Si在0.3%以 下。碱性低氩焊条焊出的焊缝中Mn与
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二、低合金结构钢焊接接头组织与性能
合金结构钢是碳素钢的基础上有目的地加入一 种或几种
合金元素(Mn、Si、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti、 B稀土等)，从而使钢的性能发生预期的变化。 如提高强度，改善韧性，提高耐热性、耐蚀性。 合金总含量W(Me)<5%为低合金钢， W(Me)=5%～10%为中合金钢，W(Me)>10%为 高合金钢。合金钢按用途可分为强度用钢，即
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碳素钢有同素异构转变，在固态下会发 生相变所以热影响区要复杂得多。如会发 生成分的变化和第二相析出。所以在距该 焊缝区不同距离上由于被加热的最高温度 的不同（处在不同的热力场）和在这一温 度区间停留的时间长短不同以及随后的冷 却速度的不同（即物理冶金特点的不同） 而导致产生不同的显微组织和力学性能的 差异。低碳结构钢的热影响区组织大家已 熟知，这里不在叙述，我们要牢记其要点， 这就是其中只有完全重结晶区（正火区） 性能最好。
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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。
做为亚共析钢的焊缝组织，当从高温冷 却到Ar3温度时，焊缝中最先从奥氏体晶粒 边介上析出的是先共析铁素体，其含碳量为 0.02%，随着α铁的析出奥氏体的含碳量增加，
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我们都十分清楚，焊接工艺评定的 目的是保证焊接接头的力学性能符 合规定，其判据也都围绕着力学性 能而提出，这是因为任何承压的特 种设备的设计、制造、运行都是用 其安全性来进行评价的。因此、焊 缝和热影响区的性能如何得到保证
是我们永恒的追求。
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一、碳素钢焊接接头的组织性能 调控
有资料显示，碳素钢的产量 约占钢材总产量80%，它是经受 焊接加工量最大、覆盖面最广的 钢种。可见讨论碳素钢的焊接接 头有关问题仍有其重要意义。
焊接接头的组织和性能
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我们通常把焊接接头分为三个区域。即
焊缝、热影响区和母材。这三个区域中 只有焊缝经过了加热――高温溶化――完 成一系列焊接冶金――冷却一次结晶凝固 ――二次结晶固态下相变这一焊接热循环。 这个过程决定了焊缝金属的化学成分，
组织性能，是否有焊接缺陷。热影响区
是邻近焊缝的母材在熔化焊所特有的快
速加热、快速冷却这一动态热过程中，
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在极短的时间内进行着除了熔化以 外的一些金属学行为的区域，其特 点是热场分布极不均匀，温度梯度 非常大，与扩散有关的过程极不充 分，组织和性能极不均匀，因此， 它是一个最薄弱的环节，是焊接结 构最容易发生破坏事故的区域，我 们焊接工作者就是紧紧围绕这两个 区来开展自已的全部技术工作的。