10.1 熔合区和热影响区的组织与性能

焊条电弧焊焊条电弧焊精品在线课程副主编：赵锦枭主编：王洪曾利艳学习情境10垂直固定管焊接版权所有，侵权必究焊条电弧焊主讲：黎浩然焊条电弧焊精品在线课程熔合区和热影响区的组织与性能焊接接头的组成一

熔焊时，不仅焊缝在热源的作用下要发生从熔化到固态相变等一系列的变化，而且焊缝两侧未熔化的母材也要经历一定的热循环而发生组织的转变。

1.焊缝它是焊件经焊接后所形成的结合部分。熔焊时，熔池液态金属冷却凝固后所形成的结合部分就是焊缝。焊接接头横截面宏观腐蚀所显示的焊缝与母材交接的轮廓线（即焊缝金属与母材的分界线）称为熔合线。

2.熔合区它是焊缝与母材（焊接热影响区）交接的过渡区，即熔合线处微观显示的母材半熔化区。所谓半熔化区是焊缝边界的固液两相共存而又凝固的区域。

3.热影响区它是焊接或热切割过程中，母材因受热的影响（但未熔化）而发生组织和力学性能变化的区域。焊接过程中，母材因受热的影响（但未熔化）而发生金相组织和机械性能变化的区域，叫焊接热影响区（简称HAZ）。熔合区和热影响区的组织与性能

焊接接头包括焊缝、熔合区和热影响区，如图10-1所示。实践表明，焊接质量不仅取决于焊缝，同时还取决于熔合区和焊接热影响区。图10-1焊接接头组成1—焊缝2—熔合区3—热影响区

熔合区和热影响区的组织与性能二

熔合区是指焊缝向热影响区的过渡区，即熔合线处微观显示的母材半熔化区。该区范围很窄，甚至在显微镜下有时也很难分辨。1.熔合区的组织与性能熔合区和热影响区的组织与性能

熔合区最高加热温度在固、液相线之间。焊接时部分金属被熔化，通过扩散的方式使液态金属与母材金属结合在一起。因此，该处化学成分一般不同于焊缝，也不同于母材金属。当焊接材料和母材都为成分相近的低碳钢时间，该区化学成分无明显变化，但该区靠近母材的一侧为过热组织，晶粒粗大，塑性和韧性较低。当焊缝金属与母材的化学成分、线膨胀系数和组织状态相差较大时，会导致碳及合金元素的再分配，同时产生较大的热应力和严重的淬硬组织。所以，熔合区是产生裂纹，发生局部脆性破坏的危险区，它的塑性和韧性很差，是焊接接头中性能最差的区域。

热影响区是指在焊接过程中，母材因受热的影响（但未熔化）而发生金相组织和力学性能变化的区域。母材的成分不同，热影响区各点经受的热循环不同，焊后热影响区发生的组织和性能的变化也不相同。2.热影响区的组织与性能熔合区和热影响区的组织与性能

熔合区和热影响区的组织与性能二

现以低碳钢和不易淬火钢（如16Mn、15MnV）为例，讨论其热影响区的组织和性能。根据其组织特征可分为4个小区，如图10-2所示。

图10-2焊接热影响区组织分布特征1—熔合区；2—过热区；3—正火区；4—不完全重结晶区；5—母材不易淬火钢2.热影响区的组织与性能熔合区和热影响区的组织与性能

熔合区和热影响区的组织与性能二（1）熔合区熔合区又称半熔化区，是指在焊接接头中，焊缝向热影响区过渡的区域。它处于熔合线附近，温度处在铁碳合金状态图中固相线和液相线之间。在靠近热影响区的一侧，其金属组织是处于过热状态的组织，塑性很差。在各种熔化焊的条件下，这个区的范围虽然很窄，甚至在显微镜下也很难分辨，但对焊接接头的强度、塑性都有很大的影响。熔合区往往是使焊接接头产生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。在这样的高温下，奥氏体晶粒严重长大，冷却后呈现为晶粒粗大的过热组织。该区域塑性很低，尤其是冲击韧性比母材金属低20%～30%，是热影响区中的薄弱环节。2.热影响区的组织与性能熔合区和热影响区的组织与性能

熔合区和热影响区的组织与性能二（3）正火区正火区的温度范围在AC3～1100℃。钢被加热到略高于AC3的温度后再冷却，将发生重结晶。因此，正火区的金属组织即获得相当于热处理时的正火组织，该区也可称为相变重结晶区或细晶区，其力学性能略高于母材，是热影响区中综合力学性能最好的区域。（4）不完全重结晶区该区处在Ac1～Ac3之间，区域内金属组织不均匀，致使力学性能不均匀，强度稍有下降。

根据热影响区宽度的大小，可以间接判断焊接质量。一般来说，热影响区越窄，则焊接接头中内应力越大，越容易出现裂纹；热影响区越宽，则对焊接接头力学性能不利，变形也大。因此，在工艺上应在保证不产生裂纹的前提下，尽量减小热影响区的宽度，这对整个焊接接头的性能是有利的。谢谢大家!THANKS焊条电弧焊焊条电弧焊精品在线课程副主编：赵锦枭主编：王洪曾利艳版权声