实验四合金结构钢焊接热影响区淬硬倾向的模拟试验评定.ppt

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1、实验四合金结构钢焊接热影响区淬硬倾向的模拟试验评定 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望一、实验目的一、实验目的n1、了解相同峰值温度条件下，不同t8/5对淬硬倾向的影响。n2、了解Gleeble焊接热模拟试样在长度方向的硬度分布特征。二、试验原理及方法二、试验原理及方法n1.焊接热影响区最高硬度模拟试验的相似原理n在低合金高强钢焊后冷却过程中，在热影响区中可能出现低塑性的脆硬组织，在焊缝扩散氢含量较高和接头拘束度较大时易产生氢致冷裂纹，一般可采用组织的

2、硬度值来表征其脆硬倾向。n材料的碳当量是决定热影响区淬硬倾向的主要因素。碳当量越高，材料淬硬倾向越大。焊接时热影响区过热区在800500区间的冷却时间（一般用t8/5表示）是另一个重要参数。该冷却速度越大，则热影响区的淬硬程度越高。焊接方法、板厚、接头形式、焊接规范、预热温度决定了t8/5的大小。焊接接头中，热影响区的硬度值最高。一般用热影响区的最高硬度来衡量淬硬程度的高低。不同强度级别的结构钢热影响区有不同的最高硬度允许值。国际焊接学会（IIW）提出的钢的焊接冷裂纹倾向的临界硬度（HV）值为350。根部裂纹开裂的临界硬度（HV）值为330。n焊接热影响区最高硬度的测量一般应按国标GB4675

3、.5-84规定的试验方法来进行。采用平焊位置在试板表面堆焊一道焊道。经至少12小时的放置后，采用机械方法垂直切割焊缝的中部，并在此断面上取硬度测量的试样。检测面经研磨、腐蚀后，显示焊缝及熔合线，如图1所示，在熔合线底部切线上，每隔0.5mm进行载荷为10Kg的维氏硬度的测定，切点及两侧的各7个点作为硬度的测定点。熔合线底部切线上的温度分布（见图1）是：切点附近温度高，随着与该点距离的增加，温度逐渐下降。该切线上的硬度分布一般也呈现类似的分布规律。采采用用Gleeble-3500热热模模拟拟试试验验机机可可以以在在一一定定尺尺寸寸的的小小试试样样上上再再现现与与图图1中中实实际际焊焊接接热热影影

4、响响区区熔熔合合线线底底部部切切线线上上各各点点相相似似的的热热循循环环过过程程，并并使使模模拟拟试试样样中中心心区区域域的的温温度度与与切切点点附附近近的的温温度度一一致致，从从而而在在沿沿模模拟拟试试样样的的轴轴向向上上获获得得与与该该切切线线上上相相近近似似的的硬硬度度分分布布。这这就就是是焊焊接接热热影影响响区区最最高高硬硬度度模模拟拟试试验验的的基基理理。在在进进行行焊焊接接热热模模拟拟试试验验时时，不不同同t8/5条条件件下下的的系系列列焊焊接接热热循循环环曲曲线线可可通通过过系系统统配配置置的的HAZ软软件件包包来来产产生生。常常用用的的计计算算方方法法包包括括F(s,d)Tab

5、le实实验验数数学学模模型型及及Hannerz、Rosenthal、Rykalin-2D和和Rykalin-3D等等焊焊接接传传热热学学经经典典公公式式。在在焊焊接接热热模模拟拟试试验验过过程程中中，先先将将热热电电偶偶焊焊在在试试样样长长度度方方向向的的中中心心点点上上，并并按按预预先先设设置置的的焊焊接接热热循循环环曲曲线线将将试试样样进进行行加加热热和和冷冷却却，动动态态实实时时记记录录在在热热电电偶偶附附近近的的温温度度变变化化过过程程。由由于于试试样样是是采采用用电电阻阻热热进进行行加加热热，并并通通过过试试样样两两端端的的夹夹具具的的热热传传导导来来进进行行散散热热，因因而而在在试

6、试样样上上的的温温度度分分布布情情况况（见见图图2）是是：沿沿试试样样的的径径向向，试试样样表表面面与与心心部部的的温温度度差差别别很很小小，可可以以近近似似地地视视为为“等等温温面面”；沿沿试试样样的的轴轴向向，试试样样中中心心点点的的温温度度最最高高，向向两两端端部部温温度度逐逐渐渐降降低低。试试样样长长度度方方向向的的热热传传导导与与温温度度分分布布情情况况与与图图1中中实实际际焊焊接接热热影影响响区区熔熔合合线线底底部部切切线线相相似似。试试样样经经模模拟拟试试验验及及经经一一段段时时间间放放置置后后，沿沿长长度度方方向向，每每隔隔1mm进进行行载载荷荷为为10Kg的的维维氏氏硬硬度度

7、的的测测定定（采采用用其其它它形形式式的的硬硬度度测测试试时时，需需将将测测试试结结果果转转换换为为维维氏氏硬硬度度值值），中中心心点点及及两两侧侧的的各各3个个点点作作为为硬硬度度的的测测定定点点最最高高硬硬度度值值。采用类似实验方法，可以确定不同采用类似实验方法，可以确定不同t8/5条件下焊接影响区的最高硬度值条件下焊接影响区的最高硬度值。n2.数据和试样的处理方法n采用Origin或Excel软件分别进行试验数据的处理。一是将试样长度方向上各测试点与中心点的距离作为横座标，硬度值作为纵座标，绘出相应的硬度分布曲线。二是将不同的t8/5作为横座标，相应的最高硬度值作为纵座标，绘出焊接热影响

8、区最高硬度值随t8/5变化的曲线。n另外，将所测得的焊接热影响区最高硬度值与国际焊接学会（IIW）提出的钢的焊接冷裂纹倾向的临界硬度（HV）值和根部裂纹开裂的临界硬度（HV）值相比较，评价试验材料焊接冷裂纹的倾向。铜夹具硬度测定线 热电偶 温度分布温度分布图1.实际HAZ硬度测试线及温度分布示意图图2.模拟HAZ硬度测试线及温度分布示意图三、实验仪器及材料三、实验仪器及材料n1.试验材料：低碳贝氏体钢；n2.10mm10mm铜夹具：1对；n3.TYPE-K型热电偶:1对；n4.试样：101080mm；n5.无水乙醇：少许；n 6.工具：若干。四、实验步骤四、实验步骤n1.CAI课件演示与讲解n 焊接热模拟试验原理、焊接热循环计算。n2.Gleeble3500热力动态模拟试验机介绍n 工作室操作、HAZ软件包、GSL编程工具。n3.热模拟试验n试样安装、程序编制、程序运行、试验后取出试样等。n4.硬度测试n沿长度方向，每隔1mm进行硬度的测定，中心点及两侧的各3个点作为硬度的测定点，从中确定最高硬度值。n五、分析整理实验数据，写出实验报告n六、思考题(任选两题)n1、焊接热影响区最高硬度的影响因素有哪些？n2、产生焊接冷裂纹的主要因素有哪些？n3、随t8/5减小，焊接热影响区的硬度值如何变化？为什么？