焊接热影响区的性能

焊接热影响区的性能

由前面讨论可以得出，热影响区组织分布不均匀，因而在性能上也不均匀。对一般焊接结构，主要考虑热影响区的硬化、脆化、韧化、软化，以及综合力学性能、抗腐蚀性能和疲劳性能等。焊接热影响区的硬化硬度主要决定于被焊钢材的化学成分和冷却条件，实质是反映了不同的金相组织和性能。碳当量碳当量（CarbonEquivalent）是反映钢中化学成分对硬化程度的影响，是把钢中合金元素按其对淬硬的影响程度折合成碳的相当含量。

伊藤等采用Y形坡口对焊接裂纹试验对200多低合金钢进行研究，建立了Pcm公式：

碳当量及t8/5与HAZ最高硬度Hmax的关系焊接热影响区脆化焊接热影响区脆化有多种类型：粗晶脆化、析出脆化、组织脆化、热应变时效脆化、氢脆化及石墨脆化等。粗晶脆化晶粒长大是相互吞并、晶界迁移的过程。钢中含有氮、碳化合物的合金元素（Ti、Nb、Mo、V、W、Cr）就会阻碍晶界迁移，防止晶粒长大。

一般晶粒越粗，脆性转变温度越高，脆性增加。HAZ的粗晶脆化与一般单纯晶粒长大造成脆化不同，由于化学成分、组织状态不均匀的非平衡态下形成，脆化程度更严重，常常与组织脆化交混在一起，是两种脆化的叠加。组织脆化组织脆化是焊接HAZ出现脆化组织而造成的。对于常用的低碳低合金高强钢，焊接HAZ的组织脆化主要是由于出现M-A组元、上贝氏体、粗大的魏氏组织以及“组织遗传”等。M-A组元脆化形成M-A组元的条件：①奥氏体的合金化程度越高，奥氏体的稳定性越强，因此越易形成M-A组元。②M-A组元只有在中间冷却速度内最易形成。析出脆化

析出脆化：新相析出，使金属或合金的强度、硬度和脆性提高的现象。焊接HAZ的熔合区部位在化学成分和组织上的不均匀比其它更严重，极易产生析出脆化。

脆化机理：由于析出物出现阻碍位错运动，且析出产物不均匀，使金属的强度和硬度提高。“科氏气团”脆化析出物脆化相界或晶界析出脆化遗传脆化

“组织遗传”：某些钢种形成粗化组织后，重结晶得到的组织仍保留粗晶组织和结晶学的位向关系。

遗传脆化：由组织遗传而引起的脆化。组织遗传主要发生在有淬硬倾向的调质钢，并在快速加热和快速冷却的非平衡组织中才能发生。

在加热调质钢时，奥氏体的形成可有两种机制，有序转变和无序转变。由于非平衡组织从奥氏体中是按有序生成马氏体或贝氏体，快速加热情况下，很容易按有序转变生成奥氏体，新生成的奥氏体与原始非平衡组织有一定的位向关系，新形成的奥氏体继承了原奥氏体的晶粒大小、形状和取向，这便是组织遗传现象。

研究表明，当非平衡组织加热到Ac3以上，Tr以下时，除在原始晶粒周界或亚晶界上出现不连续的等轴晶外，过热粗晶粒组织基本上保留了加热前的大小和形貌。HAZ的热应变时效脆化由各种成形加工引起的局部应变、塑性变形对焊接HAZ脆化称为热应变时效脆化。焊接HAZ脆化可分为：①静应变时效脆化在室温或低温下受到预应变后产生的时效脆性现象称为～。②动应变时效脆化在较高温度下，特别是200～400℃的预应变产生的时效脆化称为～。焊接热影响区的韧化

韧性是材料在塑性应变和断裂过程中吸收能量的能力，是强度和塑性的综合表现。焊接HAZ的韧性只能通过某些工艺措施在一定范围内得到改善。母材的原始组织对于低合金高强钢，母材的合金强化方式和组织状态对HAZ的韧性有重大影响。低碳微量多种合金元素的强化体系，在焊接冷却条件下，使HAZ分布有弥散性的强化质点，并具有足够的韧性，在组织上希望得到针状铁素体、下贝氏体或低碳马氏体等组织。韧化处理合理制定焊接工艺、正确选择预热温度，配合后热，可以在一定范围内提高中碳调质钢焊接HAZ韧性。例手工焊30CrMnSiNi2A，采用焊前预热250℃，后热250℃×1h，HAZ得到9.8%残余A′，从而提高焊接HAZ的韧性。

另外，控制焊接线能量对HAZ韧性也有影响。

E↑晶粒粗化，形成粗大铁素体，甚至魏氏组织；低合金钢还可能出现上贝氏体及M-A组元，对韧性不利。

E↓出现淬硬组织，对韧性也不利。调质钢焊接HAZ的软化

焊接HAZ的软化

在不同的焊接方法和不同的焊接线能量的条件下，热影响区中软化最明显的部位大都在Ac1～Ac3之间，失强最大的部位在Ac1附近。焊接方法和线能量主要影响软化区宽度。软化程度可用失强率表示：热处理强化合金焊接HAZ的软化硬铝LD2的时效过程：（ss）→GP→S′（共格CuMgAl2）→S（非共格CuMgAl2）焊接HAZ的力学性能人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读