焊接接头的组织与性能
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2020/3/26
2020/3/26
焊接热影响区的大小和组织、性能变化的程度，取决于 焊接方法、焊接参数、接头形式以及焊后冷却速度等。
表：不同焊接方法焊接低碳钢热影响区的平均尺寸
同一种焊接方法采用不同焊接参数时，热影响区的大小 也是不相同的。采用小电流快速焊可减小热影响区。
2020/3/26
2.3 提高焊接接头质量的措施
2020/3/26
焊接热影响区：过热区
❖紧靠熔合区；
❖加热温度： 1100℃～1490℃
（1100℃～固相线）
❖组织： 粗大的过热组织。
❖特点：宽度为1～3mm，塑性和韧性下降。 焊接刚度大的结构时，该区易产生裂纹。
2020/3/26
焊接热影响区：正火区
❖正火区：紧靠着过热区； ❖加热温度：850～1100℃ （AC1至AC3以上100-200℃） ❖组织：加热时金属发生重结
焊接热循环
1)距焊缝中心不同，受热最高温度不同。
2)各点到达最高温度的时间不同。
3)各点均经过冷-热—冷，相当于受 到一次不同规范的 热处理。因此，必 然有相应的组织和 性能的变化。
2020/3/26
二、焊接接头金属组织与性能的变化
2、焊接接头包括焊缝、熔合区和焊接热影响区。
2020/3/26
低碳钢焊接接头组织变化示意图
3.3 钎焊 钎焊是将比母材（被焊接的材料的总称）熔点低的填充金属 （钎料）熔化之后填充工件接头间隙，并与固态母材相互扩散 实现连接的焊接方法，常见的钎焊方法有软钎焊和硬钎焊。
2020/3/26
一、熔焊的冶金特点
1.定义：利用焊接热源将被焊金属的连接处局部加热到 熔化状态，通过冷却结晶过程把被焊金属连接起来。 2.冶金特点： 1）焊接热源和熔池温度高,使金属元素蒸发、烧损严重， 同时气体分解为原子状态，物理化学反应剧烈；
2020/3/26
2.2 熔合区及焊接热影响区 “HAZ”
⑴ 熔合区：焊接加热时，该区的温度处于固相线 和液相线之间，金属处于半熔化状态。
⑵ 焊接热影响区：焊缝两侧因焊接热作用而发生组
织和性能变化的区域，称为焊接
热影响区。亦称“近缝区”。
受到
熔合区
热影响区
不同规范的 热处理
过热区 正火区 部分
相变区
（1） 合理的选用焊接方法和焊接规范来减少热影响 区的影响;
焊接方法：优先采用手工电弧焊、气保焊、埋弧焊 等，少用气焊和电渣焊等；
焊接规范：小直径焊条（或焊丝）、小电流、快速 焊、多层焊等。
（2） 焊前预热、焊后热处理来细化晶粒，清除硬化 组织
（3） 加强对焊缝金属的保护。
2020/3/26
组织 性能最差
2020/3/26
比淬火组织 脆性还大
正火处理 晶粒细化
晶粒大小 不均匀
熔合区
❖又称半熔化区，是焊 缝与母材的交界区。
❖加热温度：1490～1530℃ ❖组织：未熔化但因过热
而长大的粗晶组 织和（部分新结 晶的）铸态组织。
❖特点：该区很窄，组织不均匀，强度下降，塑性很 差，是产生裂纹及局部脆断的发源地。
晶，冷却后得到均匀 细小的铁素体和珠光 体组织（近似于正火 组织)。
❖特点：宽度约1.2～4.0mm，力学性能优于Fra Baidu bibliotek材。
2020/3/26
焊接热影响区：部分相变区
❖加热温度： AC1～AC3之
间 ❖组织：
F+P（F粗、细不均）
{ 发生相变的F，变细小； 未相变的F，不变
❖特点：部分组织发生相变，晶粒不均匀，力学性能 比正火区稍差。
焊接接头的组织与性能
2020/3/26
3．焊接方法的分类 (按焊接过程特点)
手弧焊
电弧焊 气体保护焊
电渣焊
埋弧焊
熔
压
化
等离子弧焊
力
焊
焊
电子束焊
激光焊
2020/3/26
电阻焊 摩擦焊
软钎焊
超声波焊 钎
爆炸焊
焊
扩散焊
硬钎焊
高频焊
3．焊接方法的分类 (按焊接过程特点)
3.1 熔化焊: 熔焊是指焊接过程中将工件接头加热至熔化状态，不加压 力完成焊接的方法。是最基本的焊接方法，在焊接生产中占 主导地位，常见的熔焊方法有气焊、电弧焊、电渣焊等。 3.2 压力焊： 压焊是指焊接过程中对工件施加压力（加热或不加热）完 成焊接的方法。压焊只适用于塑性较好的金属材料的焊接， 常见的压焊方法有电阻焊、摩擦焊等。
气体等使熔池同空气隔绝； 焊接前清理坡口处的锈、油、水；烘干焊条等。
❖清除已进入熔池的有害元素，增加合金元素。 对焊接熔池进行冶金处理。 如：通过焊条药皮加合金元素，进行脱氧、去氢、去 硫、渗合金等，调整焊缝的化学成分。
2020/3/26
二、焊接接头金属组织与性能的变化
1、焊接工件上温度的变化与分布
空气中的氧、氮; 空气中的水汽； 工件表面的锈、油和水
焊缝中气体含量增多， 产生气孔等缺陷，降低 焊缝的性能。
2）熔池体积小，冷却速度快，导致化学成分不均匀, 易形成气孔、夹渣等缺陷，甚至产生裂纹。
2020/3/26
为保证焊缝的质量，焊接过程中通常采取以下措施：
❖减少有害元素进入熔池 在焊接过程中对熔化金属进行保护，使之与空气隔开。 如：采用焊条药皮、埋弧焊焊剂、气体保护焊的保护
2.1 焊缝金属：由熔池冷却凝固后形成
以低碳钢为例 1、焊缝的结晶⊥侧壁伸向 中心，各个方向冷速不同， 形成柱状的铸态组织，由F + P（少量）组成。
2、焊接时，熔池金属受到电弧吹力，干扰柱状晶 连续成长，柱状晶呈倾斜状且有所细化，加之掺合 金作用，焊缝金属中Si、Mn 均>母材。
∴焊缝金属成分、强度不低于母材,但易产生裂纹。
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焊接热影响区的大小和组织、性能变化的程度，取决于 焊接方法、焊接参数、接头形式以及焊后冷却速度等。
表：不同焊接方法焊接低碳钢热影响区的平均尺寸
同一种焊接方法采用不同焊接参数时，热影响区的大小 也是不相同的。采用小电流快速焊可减小热影响区。
2020/3/26
2.3 提高焊接接头质量的措施
2020/3/26
焊接热影响区：过热区
❖紧靠熔合区；
❖加热温度： 1100℃～1490℃
（1100℃～固相线）
❖组织： 粗大的过热组织。
❖特点：宽度为1～3mm，塑性和韧性下降。 焊接刚度大的结构时，该区易产生裂纹。
2020/3/26
焊接热影响区：正火区
❖正火区：紧靠着过热区； ❖加热温度：850～1100℃ （AC1至AC3以上100-200℃） ❖组织：加热时金属发生重结
焊接热循环
1)距焊缝中心不同，受热最高温度不同。
2)各点到达最高温度的时间不同。
3)各点均经过冷-热—冷，相当于受 到一次不同规范的 热处理。因此，必 然有相应的组织和 性能的变化。
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二、焊接接头金属组织与性能的变化
2、焊接接头包括焊缝、熔合区和焊接热影响区。
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低碳钢焊接接头组织变化示意图
3.3 钎焊 钎焊是将比母材（被焊接的材料的总称）熔点低的填充金属 （钎料）熔化之后填充工件接头间隙，并与固态母材相互扩散 实现连接的焊接方法，常见的钎焊方法有软钎焊和硬钎焊。
2020/3/26
一、熔焊的冶金特点
1.定义：利用焊接热源将被焊金属的连接处局部加热到 熔化状态，通过冷却结晶过程把被焊金属连接起来。 2.冶金特点： 1）焊接热源和熔池温度高,使金属元素蒸发、烧损严重， 同时气体分解为原子状态，物理化学反应剧烈；
2020/3/26
2.2 熔合区及焊接热影响区 “HAZ”
⑴ 熔合区：焊接加热时，该区的温度处于固相线 和液相线之间，金属处于半熔化状态。
⑵ 焊接热影响区：焊缝两侧因焊接热作用而发生组
织和性能变化的区域，称为焊接
热影响区。亦称“近缝区”。
受到
熔合区
热影响区
不同规范的 热处理
过热区 正火区 部分
相变区
（1） 合理的选用焊接方法和焊接规范来减少热影响 区的影响;
焊接方法：优先采用手工电弧焊、气保焊、埋弧焊 等，少用气焊和电渣焊等；
焊接规范：小直径焊条（或焊丝）、小电流、快速 焊、多层焊等。
（2） 焊前预热、焊后热处理来细化晶粒，清除硬化 组织
（3） 加强对焊缝金属的保护。
2020/3/26
组织 性能最差
2020/3/26
比淬火组织 脆性还大
正火处理 晶粒细化
晶粒大小 不均匀
熔合区
❖又称半熔化区，是焊 缝与母材的交界区。
❖加热温度：1490～1530℃ ❖组织：未熔化但因过热
而长大的粗晶组 织和（部分新结 晶的）铸态组织。
❖特点：该区很窄，组织不均匀，强度下降，塑性很 差，是产生裂纹及局部脆断的发源地。
晶，冷却后得到均匀 细小的铁素体和珠光 体组织（近似于正火 组织)。
❖特点：宽度约1.2～4.0mm，力学性能优于Fra Baidu bibliotek材。
2020/3/26
焊接热影响区：部分相变区
❖加热温度： AC1～AC3之
间 ❖组织：
F+P（F粗、细不均）
{ 发生相变的F，变细小； 未相变的F，不变
❖特点：部分组织发生相变，晶粒不均匀，力学性能 比正火区稍差。
焊接接头的组织与性能
2020/3/26
3．焊接方法的分类 (按焊接过程特点)
手弧焊
电弧焊 气体保护焊
电渣焊
埋弧焊
熔
压
化
等离子弧焊
力
焊
焊
电子束焊
激光焊
2020/3/26
电阻焊 摩擦焊
软钎焊
超声波焊 钎
爆炸焊
焊
扩散焊
硬钎焊
高频焊
3．焊接方法的分类 (按焊接过程特点)
3.1 熔化焊: 熔焊是指焊接过程中将工件接头加热至熔化状态，不加压 力完成焊接的方法。是最基本的焊接方法，在焊接生产中占 主导地位，常见的熔焊方法有气焊、电弧焊、电渣焊等。 3.2 压力焊： 压焊是指焊接过程中对工件施加压力（加热或不加热）完 成焊接的方法。压焊只适用于塑性较好的金属材料的焊接， 常见的压焊方法有电阻焊、摩擦焊等。
气体等使熔池同空气隔绝； 焊接前清理坡口处的锈、油、水；烘干焊条等。
❖清除已进入熔池的有害元素，增加合金元素。 对焊接熔池进行冶金处理。 如：通过焊条药皮加合金元素，进行脱氧、去氢、去 硫、渗合金等，调整焊缝的化学成分。
2020/3/26
二、焊接接头金属组织与性能的变化
1、焊接工件上温度的变化与分布
空气中的氧、氮; 空气中的水汽； 工件表面的锈、油和水
焊缝中气体含量增多， 产生气孔等缺陷，降低 焊缝的性能。
2）熔池体积小，冷却速度快，导致化学成分不均匀, 易形成气孔、夹渣等缺陷，甚至产生裂纹。
2020/3/26
为保证焊缝的质量，焊接过程中通常采取以下措施：
❖减少有害元素进入熔池 在焊接过程中对熔化金属进行保护，使之与空气隔开。 如：采用焊条药皮、埋弧焊焊剂、气体保护焊的保护
2.1 焊缝金属：由熔池冷却凝固后形成
以低碳钢为例 1、焊缝的结晶⊥侧壁伸向 中心，各个方向冷速不同， 形成柱状的铸态组织，由F + P（少量）组成。
2、焊接时，熔池金属受到电弧吹力，干扰柱状晶 连续成长，柱状晶呈倾斜状且有所细化，加之掺合 金作用，焊缝金属中Si、Mn 均>母材。
∴焊缝金属成分、强度不低于母材,但易产生裂纹。