焊缝及其热影响区的组织和性能.pptVIP

*熔池中不同部位温度梯度和结晶速度不同，成分过冷的分布不同，焊缝各部位出现不同的结晶形态：平面晶、胞状晶、树枝状晶、等轴晶。（5）焊缝各部位晶粒形态的变化理论上:?熔合线处：G最大、R最小?平面晶?中心处：G最小、R最大?等轴晶实际上（主要是柱状晶和少量的等轴晶）:?成分?板厚和接头形式?焊接速度：v??R?,熔合线处G?,焊缝中心处G??出现大量等轴晶（否则出现胞状晶或树枝晶）?焊接电流：I??G?,胞状晶?粗大树枝状晶*五、焊缝的化学不均匀性1.焊缝中的化学不均匀性①显微偏析：?先结晶C0低，后结晶C0高，即晶粒中心C0高，边缘低?原因：冷却速度快，来不及均匀化?要求细晶化，降低偏析②区域偏析熔池中心部位聚集较多低熔点杂质，柱状晶结晶的结果③层状偏析结晶（熔滴过渡）的周期性所致*2.熔合区的化学不均匀性①熔合区的形成?母材与焊缝交界的地方并不是一条线，而是一个区?熔合区熔化不均（传热、晶粒散热）②熔合区成分分布?在液相中的溶解度在固相中的溶解度故：固相浓度界面液相浓度C0-C′C0+C′?分配取决于扩散系数和分配系数，特别是S、P、C、B、O、N等?熔合区还存在物理不均匀（组织、性能）*六、焊缝固态相变1、低碳钢焊缝?组织特征：AP，形成F+少量P,A晶界析出F，有时F呈魏氏组织形态。?魏氏组织特征：铁素体在奥氏体晶界呈网状析出，也可从奥氏体晶粒内部沿一定方向析出，具有长短不一的针状或片条状，可直接插入珠光体晶粒之中?冷速不同，组织不同：冷速增加，P增多，F减少，硬度升高*2、低合金钢（1）多以F+P为主，有时出现B及M,与焊材及工艺有关。（2）铁素体（F）转变①粒界F（高温转变900-700℃）：为先共析F,由奥氏体晶界析出向晶内生长，呈块状②侧板条F（700-550℃）：由奥氏体晶界形核，以板条状向晶内生长（由于F形成温度较高，F内含碳极低，故又称为无碳贝氏体）③针状F（500℃附近）：大都非自发形核，在奥实体内形成④细晶F（500℃以下）：奥氏体晶内形成，有细晶元素（Ti、B）出现时，晶界有Fe3C出现，接近上贝氏体。*（3）珠光体（P）转变①一般情况不出现P，只有在缓冷时，才会出现片状或粒状的珠光体②原因：焊接过程是一个不平衡过程，冷却速度快，C扩散受到抑制，很难出现F/Fe3C片状结构（4）贝氏体（B）转变①上贝氏体（B下）转变?形成温度：450-550℃?形态：羽毛状?形成机理：切变-扩散型*②下贝氏体（B下）转变?转变温度：450℃-Ms?形态：针状铁素体和针状渗碳体机械混合，针与针之间呈一定的角度?形成机理③粒状贝氏体（B粒）?形成温度高于上贝氏体?形态：无碳铁素体包围着富碳物质?转变产物：F+Cm、M-A组织或残余奥氏体*（5）马氏体(M)转变①低碳马氏体（板条马氏体）?转变温度：MS温度以下?形态：在奥氏体晶粒的内部形成细条状马氏体板条，条与条之间有一定的交角?形成机理：位错②高碳马氏体（片状马氏体）?形态：马氏体较粗大，往往贯穿整个奥氏体晶粒，使以后形成的马氏体片受到阻碍?形成机理：孪晶*1.凝固组织形态对性能的影响生成粗大的树枝状晶，韧性降低，对气孔、夹杂、热裂都有影响2.焊缝金属的性能的改善措施①固溶、细晶等强化和变质处理加入Mo、V、Ti、Zr、Al、B、N、稀土Te等②振动结晶机械振动、高频超声振动、电磁振动③焊接工艺焊后处理、热处理、多层焊、锤击、跟踪回火等。七、改善焊缝