1、1,第四章 焊接热影响区组织和性能,2,第四节 焊接热力模拟试验方法的特点,第一节 焊接热循环,第二节 焊接热循环条件下的金属 组织转变特点,第三节 热影响区组织和性能,第四章 焊接热影响区组织和性能,3,重点内容:,1)焊接热循环的主要参数、意义2)快速加热,连续冷却的金属组织转变特点3)CCT图的应用4)热影响区的划分方法5)不易淬硬钢及淬硬钢的焊接热影响区分布和组织转变,4,5,6,4-1 焊接热循环,焊接热循环:在焊接热流作用时,焊件上某一点P的温度随时间的变化过程叫作焊接热循环.,7,二.特点,1.加热温度高:热处理加热温度以上100-200 2.加热速度快:是热处理加热速度的几十倍
2、甚至几百倍3.高温停留时间短:手工焊以上停留时间最大20秒,埋弧自动焊时30-100秒。,8,4.自然冷却:热处理可根据要求控制冷却速度或在冷却过程中不同阶段进行保温,焊接时,自然条件下冷却,冷却速度快。5.局部加热:热处理时,工件是在炉中整体加热,焊接时,局部集中加热,随热源的移动,局部加热地区的范围也移动.由于局部加热产生复杂应力,组织转变是在复杂应力不完成。,9,二、焊接热循环参数的数值模拟,（一）峰值温度Tm的计算（二）相变温度以上停留时间tH的计算（三）瞬时冷却速度Wc的计算（四）冷却时间的计算,10,三.多层焊热循环的特点 在实际焊接中,厚板多采用多层焊接,因此,有必要了解多层焊热
3、循环作用特点。,在单层焊时,因为受到焊缝截面积的限制,不能在更大的范围内调整功率和焊速,所以焊接热循环的调整也受到限制。,多层焊比单层焊具有更优越的地方,它是由许多单层热循环联合在一起的综合作用,同时相临焊层之间彼此具有热处理性质.从提高焊接质量而言,多层焊往往易达到要求,10,双道焊和多层焊HAZ组织示意图,10,多层焊主要考虑焊道层数和层间温度。层间温度：多层焊时，开始焊接后-焊层时前-层焊道所具有的最低温度即为层间温度。对后一焊道面言，前一焊道具有预热作用，层间温度相当开预热温度；对前一焊道来说，后一焊道相当开预热温度；对前一焊道来说，后一焊道应该起后热作用，产生一定热处理效果。,本节结
4、束,10,4-2 焊接热循环条件下的金属组织转变特点,特点：,10,一、快速加热的金属组织转变特点,.加热速度对相变点的影响,焊接时的加热速度很快,各种金属的相变温度发生了很大的变化。焊接时,由于采用的焊接方法不同,规范不同,加热速度可在很大的范围内变化。,10,.加热速度对均质化影响,加热速度不但对相变点有影响,对均质化也有影响.近缝区的晶粒长大 在焊接条件下,近缝区由于强烈过热使晶粒发生严重长大,影响焊接接头塑性,韧性,韧性产生热裂纹,冷裂纹.,10,二.连续冷却时的金属组织转变特点,研究焊热影响区的熔全线附近的情况,这一区域是焊接接头的薄弱地带。,以45钢、40Cr为例,比较焊接条件下和
5、热处理条件下,在相同的冷却速度下组织转变的差异.,10,10,动画,10,1.CCT图的建立:采用焊热热模拟试验装置来建立某种钢的CCT图.2.意义:在大量钢种出现之前,可预先估计热影响区的组织性能,或作为制定工艺,焊接线能量的依据.3.CCT图的应用:通过CCT图可得到在不同的冷却速度下的组织,即估计组织.,三.连续冷却组织转变图的应用,10,10,10,影响CCT图的因素有,(一)母材化学成分(二)冷却速度(三)峰值温度(四)晶粒粗化(五)应力应变,本节结束,10,4-3 焊接热影响区的组织和性能,一.焊接热影响区的组织分布 焊接结构钢根据热处理特性不同分为两类:淬火钢,不易淬火钢,分别讲
6、述淬火钢和不易淬火钢的组织分布.1.不易淬火钢:如低碳钢,某些不易淬硬的低合金钢,如16Mn.15MoV.15MnTi等,10,热影响区的组织分布,1).熔全区 2).过热区 3).相变重结晶区 4).不完全重结晶区 对于低碳钢,一些淬硬倾向不大的钢(16Mn.15MnTi等)除过热区外其它各区组织基本相同.低碳钢过热区主要是魏氏组织W,10,16Mn钢焊接热 影响区,焊缝金属,母材,熔合区,过热 区,不完全重结晶区,10,10,2.易淬火钢,此类钢热影响区的组织分布与母材焊前热处理有关焊前热处理.退火,正火,调质(淬火+高回火)1).完全淬火区 2).不完全淬火区 3).对于调质处理的钢(母材焊前处于调质状态)回火区以下,发生不同程度的回火处理回火区.组织性能变化取决于焊前调质状态的温度.,10,3.注意问题,1).热影响区中熔合区,过热区晶粒严重长大,是焊接接头的薄弱地带.2).低碳钢的不完全重结晶区,在急冷急热的条件下,会表现出高碳钢的行为.3).成分偏析严重,C.P.S高时易产生淬硬组织,裂纹.,10,二.焊接热影响区的性能,(一)HAZ的硬化 硬度 为了方便起见,常常用硬度的
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