第九章焊缝金属的固态相变精要.pptVIP

焊缝金属的固态相变 姓名：宋锋涛 本科专业：飞行器制造工程 专业：航空工程 学号：140308523207 学院：航空制造工程学院 主要内容 Part1 奥氏体不锈钢焊接中的铁素体向奥氏体的转变 Part2 低碳钢和低合金钢焊缝中奥氏体向铁素体的转变 Part1 奥氏体不锈钢焊接中的铁素体向奥氏体的转变 1.1基本的凝固模式 奥氏体不锈钢的焊缝通常以面心立方（fcc）结构奥氏体为基体，其中分布着不同数量的体心立方结构的 -铁素体（bcc）。奥氏体不锈钢的焊缝有适当数量的 -铁素体是必要的。但当 -铁素体的数量过高时（≥10体积％），焊缝金属的延展性、韧性、和抗腐蚀性均降低；同时当 -铁素体含量过低时（≤5体积％），可导致焊缝产生凝固裂纹。 Fe-Cr-Ni系统的三元相图 Fe-Cr-Ni焊缝中凝固时和凝固后组织变化的示意图 焊缝中心处的凝固组织 Fe-Cr-Ni的伪-二元相图 309不锈钢不填丝钨极气体保护焊采用液态锡淬火后熔池附近凝固组织（放大倍数70）。混合氯化物腐蚀剂。 9.1.2铁素体的形成机制 奥氏体首先在熔池的边界从未熔化母材的奥氏体晶粒开始外延生长。稍后 -铁素体在凝固的前沿开始形核。在快速冷却之后，-铁素体与奥氏体的位相关系决定了凝固后焊缝金属相变后的铁素体形态。有两种情况： （1）If –铁素体的密排面平行于奥氏体的密排面，则发生 转变，形成平直的 /γ界面，从而形成蠕虫状铁素体。 （2）If -铁素体与奥氏体之间是K-S位向关系，即（110）//(111)γ和[111] //[110]γ，则沿着奥氏体的晶面转变成树枝状 -铁素体，从而形成板条状铁素体。 Fe-18.8Cr-11.2Ni采用不填丝钨极气体保护焊形成版条状铁素体 9.1.3铁素体含量的预测 德龙预测焊缝中铁素体含量和凝固模式的相图 双相不锈钢钨极气体保护焊焊缝中氮元素对铁素体含量的影响 预测铁素体含量和凝固模式的WRC-1992舍夫勒图 铁素体-奥氏体不锈钢成分相图，包括奥氏体形成的边界线和等体积分数的铁素体边界线 9.1.4冷却速度的影响 A冷却方式的影响 在低焊速，慢的冷却速度下，对于低Cr-Ni含量比的合金其凝固时的初生相为奥氏体。凝固模式存在两种可能： （1）单一的奥氏体，即在奥氏体的树枝晶或晶胞之间没有铁素体生成。 （2）初生奥氏体以及第二铁素体相（AF），即在奥氏体树枝晶之间存在少量铁素体。 同样在低焊速，慢的冷却速度下，对于对于高Cr-Ni含量比的合金凝固时铁素体为初生相。凝固模式是初生铁素体以及第二相奥氏体（FA），即蠕虫状铁素体、板条状铁素体以及小块状奥氏体分布在铁素基体中，或起源于铁素体晶界的奥氏体板条。 9.1.4冷却速度的影响 在高焊速，快的冷却速度下，奥氏体作为凝固的初生相。合金的凝固模式不是单一的奥氏体就是单一铁素体。 9.1.4冷却速度的影响 B.树枝晶尖端的过冷现象 Vitek等把在高温的冷却速度下凝固模式从初生铁素体到初生奥氏体的改变归因于树枝晶尖端的过冷现象。 9.1.5 重新加热时铁素体的分解 Lundin和Chou在奥氏体多道焊或修复焊缝中观察到了铁素体的分解现象。在先敷的、临近熔化区的焊缝金属区域铁素体数量和延展性都比较低，在应力的作用下，这一区域金属易产生裂纹。这是由于焊缝被重新加热到γ-固溶相线温度一下时，这些区域的 –铁素体易分解。 Part.2 低碳钢和低合金钢焊缝中奥氏体向铁素体的转变 9.2.1微观组织演变 在焊缝金属中的树枝晶和胞状晶，并非总是可辨的。首先，在凝固过程中如果分离比率k接近于1，是不会发生严重的溶解物分离的。即使晶粒结构本身仍可清楚可见，得到的焊接金属中微观偏析，尤其是在枝晶间或胞晶间区域溶解偏析，程度也很轻，不足以使晶粒内部形成枝晶或胞晶结构。其次，如果固态扩散快速地进行，微观偏析将会非常小或快速被均匀化，在所形成的焊接金属中枝晶或胞状晶将不会很明显。最后，如果固态相变发生，将会在晶粒内或沿晶粒边界产生新的微观组织结构，在焊接金属内部的亚晶粒结构将会消失。 低碳钢的焊接金属经历连续冷却的转变图 9.2.2 影响微观组织的因素 如图所示对焊缝微观组织变化的影响因素：焊缝金属的成分、从800℃冷却到500℃的时间 (△t8–5)、焊缝金属的含氧量和奥氏体晶粒的尺寸等。 A.冷却时间 如图所示，曲线从1变到2和3时，冷却速度下降（△t8–5）,转变的产物从以奥氏体为主（上图c）变成以针状铁素体为主（上图b），再到以晶界铁素体和魏氏铁素体为主（上图a）。