焊缝结晶过程概要.ppt

焊缝结晶过程,课题二：22,高级焊工工艺,焊缝金属从高温的液态冷却到常温固态，经历过两次结晶过程。第一次：是从液相转变为固相的结晶过程；第二次：是在固相中出现同素异构转变的过程。,铁碳平衡图,1一次结晶由液态转变为固态的凝固过程，也是晶体形成的过程。它遵循金属结晶的一般规律。即：生核和长大两个阶段。,生核：（随热源移去-温度降低-原子活动减弱-达到凝固温度原子重排列-形成小晶体-即：晶核形成。）,熔合线,熔合线,液体,晶核,长大晶核形成后并不断吸附周围液体中的原子，使得体积不断增大，直至液态完全消失为止。,长大部分,熔池结晶的过程：,2焊缝结晶过程中的偏析焊缝的一次结晶时冷却速度很快，成分很难趋于一致，而结晶又有先后，因此在相当程度上存在着化学成分不均匀而产生偏析，导致焊缝性能变差。偏析包括：（1）显微偏析（2）区域偏析（3）层状偏析,显微偏析：在一个柱状晶粒内部焊晶粒之间化学成分分布不均的现象。柱状晶粒长大和结晶的特点：最先结晶中心轴的金属最纯，后结晶的部分金属含有合金元素和杂质较高，最后结晶的部分晶粒外缘和前端含合金与杂质最高。在一个柱状晶粒内部合金元素分布不均的现象叫晶内偏析。,影响显微偏析的因素是化学成分分布不均，而这个不均匀又与金属结晶的时间，结晶的温度，结晶的区域不同有关。其结果是：1、结晶区间越大，越易产生偏析2、对低碳钢影响较小3、而高碳钢，合金钢结晶区间大，产生的偏析就严重。因此，对这类钢焊后必须进行扩散和细化晶粒的热处理，以消除显微偏析现象。,区域偏析区域偏析的形成：由于柱状晶粒的长大和推移，把杂质推向熔池的中心，使得中心杂质含量大于其它部位。这种现象称为区域偏析。焊缝断面形状与偏析的关系：,层状偏析：随着电弧的搅拌和移动，使熔池始终处于脉动状态。这种脉动使得热量传递也发生了变化，造成了熔池晶粒随温度出现周期性的变化，引起杂质浓度的变化。形成周期性的偏析现象叫层状偏析。,3焊缝的二次结晶一次结晶结束之后，熔池就转变为固态结晶阶段。焊缝从高温转变到常温，焊缝要经过一系列相变过程。即焊缝的二次结晶。,以低碳钢为例：一次结晶的晶柱都是奥氏体组织，当冷却到Ac3时（930度）由-Fe转变为-Fe当温度再降低到Ac1时（723度）余下的奥氏体分解为珠光体，所以，低碳钢焊缝在常温下的组织为铁素体+珠光体。,钢的珠光体含量与冷却速度有关：由于焊缝冷却速度很快，所得的珠光体含量一般较平衡组织中的含量大。一般的说，冷却速度越大，珠光体含量越高，而铁素体含量越少，材料硬度和强度均有所提高，而塑性和韧性则有所降低。,4焊缝热影响区焊接热循环：在热源的作用下，焊件某一点温度随时间变化的过程，称为该点的焊接热循环。,焊接热影响区的组织和性能（以低碳钢，Q235,Q345,16Mn为例）熔合区：熔合区是指在焊接接头中焊缝向热影响区过渡的区域。熔合区附近又称半熔化区，是固相线和液相线之间的区域。在此区域，金属组织是处于过热状态的组织，其塑性差。是产生焊接裂纹或局部脆性破坏的发源地。,2过热区过热区所处的温度范围是在固相线以下到1100左右的区间内。其特点是：奥氏体晶粒严重长大，冷却以后呈现晶粒粗大的过热组织。气焊或埋弧焊时易造成魏氏体组织。过热区的组织塑性很低，尤其是冲击韧性降低2030%,正火区温度范围在Ac3（910）1100之间。（这个区也叫做金属的重结晶区）特点是：常温时的铁素体+珠光体此时全部转换为奥氏体，如果是自然空气冷却，可以得到均匀的细小的铁素体和珠光体晶粒。也是热影响区中性能最好的区域。,不完全重结晶区该区处于Ac1Ac3之间（723910）焊缝金属中的珠光体和部分铁素体转变为奥氏体，但仍保留部分铁素体。冷却时，奥氏体晶粒又发生了重结晶过程，得到晶粒细小的铁素体和珠光体组织，而始终未转变的奥氏体的铁素体却长大了，变成了粗大的铁素体组织。因此，这个区域的组织是不均匀的，力学性能也是不均匀的。,根据热影响区的大小，可以间接判断焊接质量。一般来说