第七章-焊接及其热影响区的组织和性能2011

1、1,连接成形理论基础,24学时,刘顺洪 电话：87543677E-mail: ,2,焊缝及其热影响区组织和性能 焊接过程的冶金反应原理 焊接缺欠的产生机理及防止措施,教学内容,3,主要参考书目,1、张文钺，焊接冶金学（基本原理）. 机械工业出版社，1996 2、陈伯蠡，焊接冶金原理. 清华大学出版社，1991 3、陈伯蠡，焊接工程缺欠分析与对策. 机械工业出版社，1998 4、专业期刊杂志焊接学报；焊接；电焊机等; welding; Science and Technology of Welding and Joining etc;,4,第七章 焊缝及其热影响区的组织

2、和性能,焊接及其冶金特点 焊缝金属的组织与性能 焊接热影响区的组织与性能,5,焊接 熔焊焊接接头的形成及其冶金过程 焊接温度场,第一节 焊接及其冶金特点,6,一、焊接 （Welding / Joining ）,定义：被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。,（一）焊接及其物理本质,7,从理论上讲，当两个被连接的固体材料表面接近到一定程度（0.30.5nm)，就可以在接触表面上进行扩散、再结晶等物理化学过程，形成金属键，达到连接的目的。 为使金属表面紧密接触： 1.加压：破坏氧化膜，增加接触面积。(冷焊

3、) 2.加热：使结合处达到塑性或熔化状态，接触表面的氧化膜迅速破坏，降低变形阻力，促进扩散， 结晶形成冶金结合。 3.同时加热加压。,8,实现焊接的基本条件:外界提供相应的能量 加热 加压 既加热又加压,9,（二）、焊接方法的分类,（1）熔焊 (fusion welding) 将焊接接头局部加热至熔化状态，不加压力而完成焊接的方法。 （2）压焊 (pressure welding) 必须对焊件施加压力而完成焊接的方法。 （3）钎焊 (brazing, soldering) 采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并

4、与母材相互扩散实现连接焊件的方法。,10,螺栓焊 手弧焊 埋弧焊 氩弧焊 CO2焊,电弧焊,熔化极 不熔化极,钨极氩弧焊 原子氢焊 等离子弧焊,气焊,氧氢 氧乙炔 空气乙炔,铝热焊 电渣焊 电子束焊 激光束焊,电阻点、缝焊 电阻对焊 冷压焊 超声波焊 锻焊 爆炸焊 扩散焊 摩擦焊,压力焊,钎焊,熔化焊,基 本 焊 接 方 法,火焰钎焊 感应钎焊 炉钎焊 盐浴钎焊 电子束钎焊,焊接方法有100种之多,11,熔焊与钎焊的组织区别,12,焊接热源的种类、特点及示例,电弧热：利用气体介质中的电弧放电过程所产生的热能作为热源（手工电弧焊、氩弧焊、埋弧焊等） 化学热：利用可燃气体（液化气、乙炔）或铝、镁热

5、剂与氧或氧化物发生强烈反应时所产生的热能作为热源（气焊、热剂焊） 电阻热：利用电流通过导体及其界面时所产生的电阻热作为焊接热源（电阻焊和电渣焊） 摩擦热：由机械高速摩擦所产生的热能作为热源（摩擦焊、搅拌摩擦焊） 电子束：在真空中利用高压下高速运动的电子猛烈轰击金属局部表面，使动能转换为热能（电子束焊） 激光束：利用受激辐射而增强的光，经聚焦产生能量高度集中的激光束作为焊接热源（激光焊接与切割）,13,焊接热源的特点,16,焊接热源及焊接方法实例一Arc Welding(电弧焊),电弧（Arc）,17,手工焊条电弧焊（SMAW）,焊条,焊芯,保护气氛,电弧,熔池,焊渣,SMAW：Shielded

6、 Metal Arc Welding Also know as : Manual Metal Arc Welding, Stick Welding,电弧,基体金属,焊缝,18,Submerged Arc Welding (埋弧焊, SAW),19,Metal Inert Gas Welding（熔化极惰性气体保护焊，MIG焊）,20,Tungsten Inert Gas Welding（钨极氩弧焊，TIG焊）,21,焊接热源及焊接方法示例二化学反应热,氧乙炔焊,22,焊接热源及焊接方法示例二化学反应热,铝热剂焊,Thermit,23,焊接热源及焊接方法示例三电阻热,电阻焊,24,焊接热源及焊接

7、方法示例四钎焊,软钎焊soldering 450 硬钎料银基、铜基、镍基等合金,25,二、熔焊焊接接头的形成及其冶金过程,熔焊焊接接头的形成过程：加热、熔化、冶金反应、凝固结晶、固态相变直至形成焊接接头。 焊接热过程 焊接化学冶金过程 焊接物理冶金过程,26,（一）焊接热过程,熔焊时，被焊金属及焊接材料在热源作用下局部受热并熔化，热源移走后焊接熔池冷却凝固，焊缝及热影响区金属发生固态相变，直至冷却至室温的过程。 特点：快；短；小；动。整个焊接过程自始至终都是在焊接热作用过程中发生和发展的。 影响：与冶金反应、凝固结晶、固态相变、焊接温度场和应力变形密切相关，是影响焊接接头质量和生产率的重要因素

8、之一。,27,（二）焊接化学冶金过程,熔焊时，液态金属、熔渣及气相之间发生一系列化学冶金反应，如金属的氧化、还原、脱硫、脱磷、合金化等。 影响：直接影响焊缝金属的成分、组织和性能，因此控制焊接化学冶金过程是提高焊接质量重要途径之一。 1）微合金化；细化晶粒；变质处理； 2）降低焊缝C含量，最大限度排除杂质； 3）焊缝化学成分和力学性能计算机模拟和优化设计。,28,（三）焊接物理冶金过程,焊接时的金属凝固结晶和相变过程，包括焊缝金属的凝固结晶、固态相变以及热影响区的组织转变。,29,焊接接头的组成（分区）,焊缝（Weld Metal, WM） 熔合区（Fusion Zone, FZ） 热影响区（

9、Heat-affected Zone, HAZ） 母材（Base Metal, BM）,30,物理冶金过程对焊接质量的影响,焊缝金属的凝固结晶和固态相变：与偏析、夹杂、气孔、热裂纹、冷裂纹、脆化等缺陷相关。 热影响区：与脆性、组织转变、裂纹等相关。 如何保证焊接接头的性能： 1）根据母材，选择或设计合适的焊接材料； 2）控制焊接热过程，使焊缝金属达到成分和组织要求，保证焊缝力学性能； 3）控制HAZ的组织转变，保证HAZ的力学性能。,31,三、焊接温度场,熔焊时焊接传热的基本形式： 热能由热源传给焊件：辐射和对流为主； 热能在母材和焊接材料中的传播：热传导为主。 焊接传热过程的研究内容：主要是

10、焊件上的温度分布及其随时间的温度变化问题。 因此，研究焊接温度场时主要考虑热传导，适当考虑辐射和对流。,32,（一）焊接温度场的一般特征,焊接温度场的定义：焊件上（包括内部）某瞬时的温度分布。 T=f(x, y, z, t) 式中 T-焊件上某点某瞬时的温度; x,y,z-焊件某点的空间坐标; t-时间.,可以用等温线或等温面表示，如右图所示。,33,稳定温度场 非稳定温度场 准稳定温度场,正常焊接条件下，焊接热源是以一定速度沿焊缝移动的，在加热开始时，温度升高的范围会逐步扩大，而达到一定极限后，不再变化，只是随热源移动。这种状态称为准稳态。 功率不变的焊接热源，在厚大焊件、薄板或细棒上作匀速

11、直线运动时，温度场是准稳态温度场。,34,根据焊件的尺寸和热源的性质，焊接传热可分为： 1）三维传热（空间传热）：厚大焊件表面堆焊，点状热源； 2）二维传热（平面传热）：一次焊透的薄板，线状热源； 3）一维传热（线性传热）：细棒的电阻焊对，面热源。,（二）焊接温度场的表达式,35,（1）厚板,q-有效热功率; -热导率; a-热扩散率; V-焊接速度;,36,（2）薄板,37,（三）影响温度场的因素,焊接工艺参数的影响 （a）焊接速度V （b）热源的有效功率q （c）q与V同时变化,38,2. 金属热物理性质的影响 -导热系数J/(cm*s*) -热扩散系数，cm2/s，=/(c*) c-比热

12、容 J/(g*) -密度 g/cm3,40,第二节 焊缝金属的组织与性能,一、焊接熔池的结晶 （一）熔池的特征 1. 熔池的体积小 ，冷却速度大 熔池的形状与尺寸 （30cm3 ，100g） 冷却速度大 平均4100 /s，约为铸造的104倍。（钢锭的平均冷却速度约为315010-4 /s ）,41,2. 熔池的温度高 1770100 钢锭：1550 熔池中的液态金属处于过热状态 合金元素烧损,非自发形核质点减少; 3. 熔池在运动状态下结晶 结晶熔化前沿随热源同步运动 液态金属受到力的搅拌运动 熔池金属存在对流运动 凝固速度快,42,（二）熔池凝固的特点,与钢锭的结晶一样都经历形核和晶核长大

13、的过程。但由于非平衡凝固，焊缝组织具有独特的特点。,43,焊接熔池的凝固过程是从熔池边界开始的，是一种非均质形核，焊缝金属呈柱状晶形式由半熔化的母材晶粒向熔池生长而成，且与母材有相同取向。这种同轴生长的结晶方式称为外延结晶或联生结晶。,联生结晶示意图,1. 联生结晶（外延结晶）,44,：非自发晶核的浸润角 =0 , Ek=0,46,每一种晶体点阵都存在一个最优结晶取向, 对于立方点阵的金属（Fe, Ni, Cu, Al），最优结晶取向为。 温度梯度大的方向，也是晶粒易于生长的方向。与焊接熔池边界垂直的方向温度梯度G最大。 当母材晶粒取向与导热最快的方向一致时，即垂直熔池边界时，晶粒生长最快而优

14、先长大。,2. 择优成长,47,48,3. 凝固线速度,ds=dxcos R=vcos,49,R= v cos 晶粒成长的平均线速度在0v范围内变化 在熔池边界（Y=OB） 90，R0 在焊缝中心（Y0） 0 ，Rv 有波动;凝固速度快,50,1. 柱状晶,（三）焊缝金属凝固组织的形态,焊缝金属凝固组织的形态具有柱状晶及多种亚结构，包括平面晶、胞状晶、胞状树枝晶、树枝晶以及等轴晶。,纯金属的结晶形态 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之间的温度差。 正的温度梯度（G0）：形成平面晶,51,负的温度梯度（G0） 形成树枝晶,52,固溶体合金的结晶形态 “成分过冷”（Constitutional

15、Undercooling）：由于液固界面处溶质成分起伏而造成的过冷。 溶质局部浓集,“成分过冷”判据,53,（1）平面结晶 产生条件：G0，且G很大，无成分过冷 特征：平面晶,54,（2）胞状晶 条件：有较小的成分过冷 特征：断面六角形，细胞或蜂窝状。,55,（3）胞状树枝晶 产生条件：过冷度稍大。 特征：主干四周伸出短小二次横枝，纵向树枝晶断面胞状。,56,（4）树枝晶 产生条件：过冷度较大。 特征：主枝长，主枝向四周伸出二、三次横枝，并能得到很好的生长。,57,58,2. 等轴晶 产生条件：很小，成分过冷度大。 特征：结晶前沿长出粗大树枝晶，液相内，可自发生核，形成自由长大的等轴树枝晶。,

16、59,成分过冷与合金中溶质的浓度C0，结晶速度R以及温度梯度有关。 当G、R一定时， C0成分过冷 当C0一定时，R成分过冷 当C0 ，R一定时，G成分过冷,60,3. 焊缝各部位结晶形态的变化,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。,61,实际焊缝凝固金属的组织形态,实际焊缝凝固金属的各种形态不一定具有上述全部结晶形态，一般来说由柱状晶和少量等轴晶构成。 柱状晶+少量等轴晶 柱状晶内：平面晶、胞状晶、树枝状晶 等轴晶内：树枝晶,62,焊条电弧焊接凝固组织 Q235、14MnMoNbB钢,63,埋弧焊接凝固组织

17、 Q235A钢,64,电阻点焊焊核凝固组织 GH140铁基高温合金钢,65,钨极氩弧焊接凝固组织 纯度为99.99%的铝焊缝-a） 纯度为99.6%的铝焊缝-b）、c）,66,焊接工艺参数对焊缝结晶形态的影响 焊接速度的影响 VG成分过冷区,67,焊接工艺参数对焊缝结晶形态的影响,粗胞状树枝晶,68,（四）改善焊缝金属一次结晶形态的措施,1. 调节焊接工艺参数 焊接工艺参数：焊接电流I、电弧电压U、焊接速度V、预热温度T、送丝速度Vs等。 目的：控制母材半熔化区晶粒大小，熔池的温度梯度、冷却速度和几何尺寸，最终控制晶粒尺寸和成长方向。 在不预热的情况下，一般提高焊接速度，降低热输入，可以达到细

18、化18-8镍铬不锈钢和低合金钢焊缝金属凝固组织的目的，在消除镍基合金微裂纹中起重要作用。,69,2. 变质剂处理 通过焊接材料（焊条、焊丝、焊剂）加入 变质剂：Ti、B、Ce、Zr等元素 目的：作为表面活性物质促进形核，阻止微小晶粒的生长和聚集，达到细化晶粒的目的。 加入量在0.030.5%。 由于焊缝金属的外延生长，变质处理的效果不太显著。,70,3. 熔池搅拌效应 搅拌熔池的方法：机械振荡、超声波振荡和电磁搅拌等。 目的：破坏正在成长的晶粒从而获得细晶组织。 目前，实际应用于铝合金的焊接，利用强磁场搅拌，改善凝固组织。,71,4. 高能束扫描 电子束焊接 细化原理：利用高能束周期性横向扫动

19、，以一定距离熔切生长的晶粒，实现晶粒细化。 铝合金焊缝晶粒的细化。,72,二、焊缝金属的组织,（一） 低碳钢焊缝的固态相变组织 以铁素体（F）（白色）为主，加上少量的珠光体（P）。 焊缝过热度越大，可促使魏氏组织形成。,魏氏组织,固态相变（二次结晶组织）,73,Q235,74,（二）低合金钢焊缝的固态相变组织,1. 铁素体（Firrite，F） （1）先共析铁素体（Pro-eutectoid Ferrite， PF） 温度：770-680 ； 位置：沿奥氏体晶界,又称为粒界铁素体（Grain Boundary Ferrite, GBF) 形态：长条形或多边形块状 性能特点：使韧性下降（低屈服点

20、）,75,x70,76,（2）侧板条铁素体（Ferrite Side Plate， FSP） 温度：700-550 位置：从晶界铁素体侧面向晶内生长 形状：板条状，形态如镐牙状 性能特点：使韧性下降,77,78,79,（3）针状铁素体（Acicular Ferrite ，AF） 温度：500 ； 位置：在奥氏体晶粒内部 形态：针状 条件：中等冷却速度 性能特点：韧性好,80,（4）细晶铁素体（Fine Grain Ferrite ，FGF） 温度：500 以下 位置：在奥氏体晶粒内部 形状：细晶状 条件：存在细化晶粒的元素（Ti，B等） 性能特点：韧性好,晶内白色块状为FGF,81,x70,8

21、2,2. 珠光体（Pearite，P） 珠光体转变属于扩散型相变，需要Fe和C原子相当大的扩散迁移运动。它是接近平衡下的组织，焊接条件(非平衡)下,得到的P量很少。 只有在较高温度（Ar1550）和较慢的冷却速度下才能进行。,83,84,3. 贝氏体（Bainite，B） 中温转变， 550 Ms （1）上贝氏体 (Upper Bainite， Bu) 温度：550-450 ； 位置：沿奥氏体晶界析出 形态：呈羽毛状，平行的条状铁素体之间分布有渗碳体 性能特点：韧性较差（小条状Fe3C分割了基体的连续性）,85,（2）下贝氏体 （Lower Bainite ，BL） 温度：450 -Ms 形态

22、：针状铁素体和针状渗碳体的机械混合物 性能特点：强度和韧性都较好,86,（3）粒状贝氏体 (Grain Bainite， BG) MA组元（Constitution M-A) 在块状铁素体形成之后，待转变的富碳奥氏体呈岛状分布在块状铁素体之中，在一定的合金成分和冷却速度下，这些富碳的奥氏体岛可转变为富碳马氏体和残余奥氏体。富碳马氏体和残余奥氏体,硬度高。 在块状铁素体上的组元以粒状分布时，即为“粒状贝氏体”。,87,X70粗晶区粒状B,88,X70模拟粗晶区组织,89,4. 马氏体（Martensite，M） 当焊缝中含量较高或合金元素含量较多时，在快冷条件下，冷却到s以下，将发生马氏体转变。

23、 （1）板条马氏体（Lath Martensite）、低碳马氏体、位错型马氏体 低碳低合金钢 奥氏体内部 细条状 综合性能指标在马氏体中最好,90,（2）片状马氏体（Plate Martensite）、高碳马氏体、孪晶马氏体 焊缝中含碳量大于0.4% 粗大，经常贯穿奥氏体晶粒内部 硬度高而脆,91,（三）焊缝金属连续冷却组织转变图（WMCCT图）,WM-CCT图对于预测焊缝的组织及调节焊缝的性能具有重要意义。,92,三、焊缝金属性能的控制,影响焊缝性能的因素 结晶形态与组织的影响 化学成分的影响 焊接缺陷的影响,93,94,95,固溶强化 加入碳、锰、硅、铬、镍、钼等，均有固溶强化的作用。 细

24、晶强化 加入钛、铌、硼、铝、铬、镍、稀土等，可细化晶粒，提高强度。 沉淀强化 加入碳、氮化物形成元素。 相变强化 加入合金元素，改变相变组织。,（一）焊缝合金化与变质处理,96,1. 优化合金成分 （1）严格限制有害的杂质元素：S、P、N、O和H； （2）通过合金元素来提高焊缝韧性 促使高熔点第二相质点的析出，通过钉扎作用阻止奥氏体晶粒长大； 降低奥氏体分解温度，减少边界铁素体的形成； 在奥氏体内形成铁素体形核核心，促使奥氏体在500-550温度区间分解得到针状铁素体，防止在奥氏体晶界形成侧板条铁素体； 防止M-A组元的形成； 防止或减少低温产物马氏体、上贝氏体的形成；,（二）焊缝金属韧化的途

25、径,97,（3）配置多种微量合金元素，则可能在大幅度地提高焊缝金属的强度的同时提高韧性和抗裂性。 Mn和Si 最为常用的强化焊缝的元素 例如低合金钢（C:0.10-0.13%）埋弧焊时，Mn、Si分别处于0.81.0%和0.10.25%时，可以得到细晶铁素体和针状铁素体，具有较好的韧性。,Mn和Si对低合金钢焊缝韧性的影响,98,在Mn-Si系基础上复合添加Ti和B等微量元素 B在高温下易向奥氏体晶界扩散，在晶界沉淀聚集而降低晶界扩散，使晶界奥氏体的稳定性增大，抑制了PF和FSP的形核与生长，从而使转变开始温度向低温方向移动。 Ti与氧的亲和力很大，焊缝中的Ti以微小颗粒可以作为“钉子”位于晶

26、粒边界，阻碍奥氏体晶粒的长大。,99,Mo 降低奥氏体分解温度，抑制边界铁素体形成，加入少量的Mo不仅可以提高强度，同时也能改善韧性。 Nb和V 焊缝金属中可固溶，推迟奥氏体向铁素体的转变，能够抑制焊缝中先共析铁素体的产生，而激发形成细小的AF组织。 所形成的氮化物使强度大大提高，而使韧性下降。通过正火处理可改善韧性。 稀土元素Y，CeTe，Se： 促进组织细化，提高韧性,100,2. 调整焊接工艺参数 （1）焊接热输入 过大的热输入使结晶时产生粗大的柱状晶，同时，由于降低了冷却速度，可能得到较多的边界铁素体； 过小的热输入，则在较高合金成分焊缝形成马氏体，也会使焊缝韧性下降。 （2）多层焊

27、（3）焊后热处理 （4）振动结晶,101,第三节 焊接热影响区的组织与性能,焊接热循环 焊接热影响区的组织转变特点 焊接热影响区的组织与性能变化,102,焊接热影响区的定义：熔焊时在焊接热源的作用下，焊缝周围的母材发生组织和性能变化的区域称为“热影响区”(Heat Affected Zone，HAZ)，或称为“近缝区”(Near Weld Zone)。,103,材料因受焊接热影响（但未熔化）而发生金相组织和力学性能变化的区域。,104,一、焊接热循环,距焊缝不同距离各点的焊接热循环,1. 定义：焊接过程中，热源沿焊件移动时，焊件上某点的温度由低而高，达到最大值后，又由高而低的变化称为焊接热循环

28、。,105,106,2. 焊接热循环的主要参数,焊接热循环的参数,加热速度VH 加热的最高温度（Tm） 在相变以上的停留时间(tH) 冷却速度(VC)和冷却时间(t8/5、t8/3、t100),107,t8/5：800500的冷却时间。 t8/3：800300的冷却时间。 t100：从峰值温度Tm冷至100的冷却时间。,108,1. 焊接热循环的特点,1）加热的温度高 热处理AC3以上100-200，例如45号钢AC3：770 焊接近缝区：接近熔点，钢的熔点1350 2）加热的速度快 比热处理快几十倍甚至上百倍。 3）高温停留时间短 手工电弧焊：4-20S，埋弧焊：20-40S 4）局部加热,

29、二、焊接热热影响区的组织转变特点,109,加热速度快，相变温度升高 VHAc1， Ac3 奥氏体化过程是一个扩散重结晶过程，需要有孕育期。 钢中含有碳化物形成元素时影响更显著。 形成的碳化物阻碍碳的扩散 碳化物本身扩散速度低,2. 焊接加热过程奥氏体化的特点,110,奥氏体均质化程度低 高温停留时间短，不利于扩散过程进行，从而均质化程度低。 近缝区奥氏体晶粒严重长大 当加热温度在1100以上时，奥氏体晶粒严重长大。 加热过程形成的奥氏体晶粒度和均匀化程度，对冷却时的相变过程和相变产物有很大影响。,111,3. 焊接时冷却过程中的组织转变特点,（1）奥氏体化温度高，加热与冷却速度快 SH-CCT

30、图 （2）奥氏体的稳定性越大，淬硬倾向越大 不含碳化物合金元素（如45钢）：淬硬倾向比热处理条件下要大 含碳化物合金元素（如40Cr钢）：淬硬倾向比热处理条件下要小,112,三、焊接热影响区的组织与性能变化,（一）焊接热影响区的组织分布 1. 低碳钢及不易淬火的低合金钢HAZ组织分布 如Q235、16Mn、15MnV、等，可分为如下四个区： 熔合区（半熔化区） TLTS，化学成分与组织不均匀分布，过热严重，塑性差，对焊接接头的强度、韧性都有很大的影响。是焊接接头的薄弱环节。,113,过热区（粗晶区） 温度： TS - 1100 现象：加热温度高，在固相线附近，一些难熔质点如碳化物和氮化物等溶入

31、奥氏体，奥氏体晶粒粗大。 组织：粗大的奥氏体在较慢的冷却速度下形成过热组织魏氏组织。 性能：韧性很低。 措施：严重时采用焊后正火处理（如电渣焊）。,114,相变重结晶区（正火区） 温度： 1100 - Ac3 现象：母材完全奥氏体化，加热和冷却过程中经受了两次重结晶相变，使晶粒得到显著的细化。 组织：相当于低碳钢正火处理后的组织（细小的PF）。 性能：较好的综合性能。,115,不完全重结晶区（不完全正火区） 温度： Ac3 Ac1 现象：加热温度Ac3到Ac1之间，只有部分金属经受了重结晶相变。 组织：原始的铁素体晶粒（粗大）和细晶粒的混合区。 性能：性能不好,116,117,2. 易淬火钢H

32、AZ组织分布,（1）焊前是正火或退火状态 焊前BM为F+P（S、B） 完全淬火区（完全奥氏体化） Ac3 以上，室温组织为M。 不完全淬火区（部分奥氏体化） Ac1 Ac3，室温组织为MF。 在快速加热条件下F很少溶入A，而P、B、S等转变为A；随后快冷，形成M+粗大F。,焊接淬硬倾向较大的钢种，如18MnMoNb、45、30CrMnSi等，热影响区的组织分布与母材焊前的热处理状态有关。,118,（2）焊前为调质状态 BM回火组织 完全淬火区 不完全淬火区 回火区 Ac1Tt，Tt为焊前调质时的回火温度，低于此温度，组织不变；高于此温度，出现软化。,119,（二）焊接热影响区的性能变化,HAZ

33、的硬化 HAZ的脆化 HAZ的软化,120,1. HAZ的硬化 HAZ硬度分布不均匀，在熔合区附近具有最大硬度Hmax。 不同的组织形态硬度不同 同一组织，也有不同的硬度 硬度主要决定于材料的化学成分和冷却条件,121,（1）碳当量Carbon Equivalent （Ceq或CE） 定义：把钢中合金元素（包括碳）按其对淬硬（包括冷裂、脆化等）的影响折合成碳的相当含量。它反映了化学成分对硬化程度的影响,122,适合于C0.18%的钢种 式1）主要适用于中等强度的非调质低合金钢（b400700MPa） 式2）主要适用于强度级别较高的低合金高强钢（b=5001000MPa）,1）,2）,123,主要适用于C0.17%， b=400900MPa的低合金高强钢。 应用用碳当量公式时应注意： 碳当量公式纯属经验公式，当实验条件、方法不同时，碳当量公式也不同。 一定要注意各公式的适应范围。,124,（2）碳当量Ceq及冷却时间t8/5与HAZ最高硬度Hmax的关系 CeqHmax 经验公式，Hmax=1274Pcm+45 Hmax=559CE（IIW）+100（HV）,125,Ceq一定， t8/5 Hmax。 Hmax间接反映了HAZ的淬硬倾向，而Hmax测量方便，故可用Hmax来评价钢材的冷裂倾向,126,2. HAZ的脆化,脆化：是指HAZ在焊接热循环作用下所产生