《材料成型基本原理》刘全坤版_第十章答案.pdf免费

材料成型 04-2 班 第十章 焊接热影响区的组织与性能 1、何谓焊接热循环？焊接热循环的主要特征参数有那些？ 答：焊接热循环：在焊接热源的作用下，焊件上某点的温度随时间的变化过程，即焊接过程中 热源沿焊件移动时，焊件上某点温度由低而高，达到最高值后，又由高而低随时间的变化。 决定焊接热循环特征的主要参数有以下四个： （1）加热速度ω 焊接热源的集中程度较高，引起焊接时的加热速度增加，较快的 H 加热速度将使相变过程进行的程度不充分，从而影响接头的组织和力学性能。 （2 ）最高加热温度Ｔ 也称为峰值温度。距焊缝远近不同的点，加热的最高温度不 max 同。焊接过程中的高温使焊缝附近的金属发生晶粒长大和重结晶，从而改变母材的组织与性 能。 （3 ）相变温度以上的停留时间tH 在相变温度TH 以上停留时间越长，越有利于奥氏体 的均匀化过程，增加奥氏体的稳定性，但同时易使晶粒长大，引起接头脆化现象，从而降低 接头的质量。 （4 ）冷却速度ωC (或冷却时间t8 / 5) 冷却速度是决定焊接热影响区组织和性能的重要参数 之一。对低合金钢来说，熔合线附近冷却到 540℃左右的瞬时冷却速度是最重要的参数。也 可采用某一温度范围内的冷却时间来表征冷却的快慢，如 800～500℃的冷却时间t8 / 5，800～ 300℃的冷却时间t8/3，以及从峰值温度冷至 100℃的冷却时间t100。 总之，焊接热循环具有加热速度快、峰值温度高、冷却速度大和相变温度以上停留时间 不易控制的特点 2、焊接热循环对母材金属近缝区的组织、性能有何影响？怎样利用热循环和其他工艺措施 改善 HAZ的组织性能？ 答：（1）对组织的影响： A 不易淬火钢的热影响区组织： 在一般的熔焊条件下，不易淬火钢按照热影响区中不同部位加热的最高温度及组织特 征，可分为以下四个区 1) 熔合区: 焊缝与母材之间的过渡区域。范围很窄，常常只有几个晶粒,具有明显的化 学成分不均匀性。 2) 过热区(粗晶区): 加热温度在固相线以下到晶粒开始急剧长大温度(约为 1100℃左右) 材料成型 04-2 班 范围内的区域叫过热区。由于金属处于过热的状态，奥氏体晶粒发生严重的粗化，冷却后得 到粗大的组织，并极易出现脆性的魏氏组织。 3) 相变重结晶区(正火区或细晶区): 该区的母材金属被加热到AC3至 1100℃左右温度范 围，其中铁素体和珠光体将发生重结晶，全部转变为奥氏体。形成的奥氏体晶粒尺寸小于 原铁素体和珠光体，然后在空气中冷却就会得到均匀而细小的珠光体和铁素体，相当于热 处理时的正火组织，故亦称正火区。 4) 不完全重结晶区: 焊接时处于AC1～AC3之间范围内的热影响区属于不完全重结晶区。 因为处于AC1～AC3范围内只有一部分组织发生了相变重结晶过程，成为晶粒细小的铁素体和 珠光体，而另一部分是始终未能溶入奥氏体的剩余铁素体，由于未经重结晶仍保留粗大晶粒。 B 易淬火钢的热影响区组织: 母材焊前是正火状态或退火状态，则焊后热影响区可分为： 1) 完全淬火区：焊接时热影响区处于AC3 以上的区域。在紧靠焊缝相当于低碳钢过热区的部位， 由于晶粒严重粗化，得到粗大的马氏体；相当于正火区的部位得到细小的马氏体。 2) 不完全淬火区：母材被加热到A ～A 温度之间的热影响区。快速加热和冷却过程得到马 C1 C3 氏体和铁素体的混合组织；含碳量和合金元素含量不高或冷却速度较小时，其组织可能为索氏体或珠 光体。 母材焊前是调质状态，则焊接热影响区的组织分布除上述两个外，还有一个回火软化 区。在回火区内组织和性能发生变化的程度决定于焊前调质的回火温度：若焊前调质时回 火温度为 Tt，低于此温度的部位，组织性能不发生变化，高于此温度的部位，组织性能将 发生变化，出现软化。若焊前为淬火态，紧靠 Ac1 的部位得到回火索氏体，离焊缝较远的 区域得到回火马氏体。 (2) 对性能的影响 使HAZ发生硬化、脆化(粗晶脆化、析出脆化、组织转变脆化、热应变时效脆化、氢脆以