金属焊接性试验金相图谱录像用优秀课件.ppt

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1、金属焊接性试验金相图谱录像用第1页，本讲稿共23页实验一奥氏体不锈钢组织形态不锈钢腐蚀及其裂纹形态要求：（1）认识和描述不同组织形态特征；（2）结合应力腐蚀裂纹形成机理描述断口形貌特征。（3）写出实验报告。第2页，本讲稿共23页图图图图1 1Cr18Ni9 1 1Cr18Ni9 奥氏体奥氏体奥氏体奥氏体王水浸蚀王水浸蚀王水浸蚀王水浸蚀 250 250第3页，本讲稿共23页图图图图2 18-82 18-8钢叶片的应力腐蚀断裂显微组织钢叶片的应力腐蚀断裂显微组织钢叶片的应力腐蚀断裂显微组织钢叶片的应力腐蚀断裂显微组织王水浸蚀王水浸蚀王水浸蚀王水浸蚀 400 400备注：奥氏体和分布于晶界的碳化物。

2、备注：奥氏体和分布于晶界的碳化物。备注：奥氏体和分布于晶界的碳化物。备注：奥氏体和分布于晶界的碳化物。第4页，本讲稿共23页图3 18-8不锈钢熔合线刀状腐蚀（570/空气中 12h）刀状腐蚀在焊缝的焊趾启裂，沿着焊缝熔合线向板厚方向深入，并慢慢地向母材金属和焊缝金属发展。成为制约焊接结构使用寿命的薄弱环节 第5页，本讲稿共23页图图4 应力腐蚀裂纹应力腐蚀裂纹沿晶断裂断口形貌沿晶断裂断口形貌沿晶断裂，晶界及晶面上有腐蚀坑特征（扫描电镜二次电子沿晶断裂，晶界及晶面上有腐蚀坑特征（扫描电镜二次电子沿晶断裂，晶界及晶面上有腐蚀坑特征（扫描电镜二次电子沿晶断裂，晶界及晶面上有腐蚀坑特征（扫描电镜二次

3、电子像）像）像）像）第6页，本讲稿共23页图图5 2Cr13叶片的应力腐蚀断口显微特征叶片的应力腐蚀断口显微特征沿晶断裂，界面上有腐蚀的痕迹（透射电镜二次复型）沿晶断裂，界面上有腐蚀的痕迹（透射电镜二次复型）沿晶断裂，界面上有腐蚀的痕迹（透射电镜二次复型）沿晶断裂，界面上有腐蚀的痕迹（透射电镜二次复型）第7页，本讲稿共23页图6 X5CrNi18 钢的点状腐蚀 常因Cl-离子的存在而使不锈钢钝化层局部破坏以至形成腐蚀坑，甚至可以穿孔的腐蚀现象，称为点蚀或孔蚀 第8页，本讲稿共23页图7 X3CrNiMo17 钢的应力腐蚀在化工设备破坏事故中，不锈钢的SCC超过60，其次是点蚀约占20以上，晶间

4、腐蚀只占5左右。而应力腐蚀开裂的拉应力，来源于焊接残余应力的失效超过30。焊接拉应力越大，越易发生SCC。第9页，本讲稿共23页图图8 双相不锈钢焊缝组织双相不锈钢焊缝组织氯化铁盐酸水浸蚀氯化铁盐酸水浸蚀氯化铁盐酸水浸蚀氯化铁盐酸水浸蚀 500500组织为组织为组织为组织为A A和和和和-F-F，焊前预热，焊后回火处理，采用奥，焊前预热，焊后回火处理，采用奥，焊前预热，焊后回火处理，采用奥，焊前预热，焊后回火处理，采用奥202202焊条。焊条。焊条。焊条。第10页，本讲稿共23页实验二异种钢焊接界面组织形态低碳钢HAZ过热组织及其裂纹实验要求：（1）了解和描述F-A异种钢连接界面组织结构特征。

5、（2）了解和描述低碳钢HAZ过热区组织及其裂纹机理。（3）写出实验报告。第11页，本讲稿共23页图图图图4 2Cr134 2Cr13与与与与1Cr131Cr13叶片的对接叶片的对接叶片的对接叶片的对接1Cr131Cr13侧侧侧侧HAZHAZ组织（组织（组织（组织（A202A202焊条）焊条）焊条）焊条）氯化铁盐酸水浸蚀氯化铁盐酸水浸蚀氯化铁盐酸水浸蚀氯化铁盐酸水浸蚀 400400备注：组织为回火索氏体和条块状铁素体备注：组织为回火索氏体和条块状铁素体备注：组织为回火索氏体和条块状铁素体备注：组织为回火索氏体和条块状铁素体第12页，本讲稿共23页图图图图5 2Cr135 2Cr13叶片与奥叶片与

6、奥叶片与奥叶片与奥132132的焊接接头熔合区的焊接接头熔合区的焊接接头熔合区的焊接接头熔合区（A202A202焊条）焊条）焊条）焊条）焊前焊前焊前焊前150150200200预热，焊后预热，焊后预热，焊后预热，焊后750 750 回火回火回火回火图右侧为焊缝，组织为奥图右侧为焊缝，组织为奥图右侧为焊缝，组织为奥图右侧为焊缝，组织为奥氏体和氏体和氏体和氏体和-F-F，图左侧为，图左侧为，图左侧为，图左侧为HAZHAZ，组织为回火索氏体，组织为回火索氏体，组织为回火索氏体，组织为回火索氏体,可见脱可见脱可见脱可见脱碳软化区和增碳硬化区。碳软化区和增碳硬化区。碳软化区和增碳硬化区。碳软化区和增碳硬

7、化区。盐酸苦味酸酒精溶液浸蚀盐酸苦味酸酒精溶液浸蚀盐酸苦味酸酒精溶液浸蚀盐酸苦味酸酒精溶液浸蚀 400 400第13页，本讲稿共23页图图6 魏氏组织魏氏组织Fig.6 Widmannstatten microstructure 低碳钢含碳量低低碳钢含碳量低铁素体一般首先沿奥氏体边铁素体一般首先沿奥氏体边界析出。界析出。HAZ晶粒粗大，铁素体在奥晶粒粗大，铁素体在奥氏体晶界呈网状分布；或在奥氏体晶界呈网状分布；或在奥氏体晶内沿一定方向析出，呈氏体晶内沿一定方向析出，呈长短不同的针状或片状，直接长短不同的针状或片状，直接插入珠光体晶粒中，如侧板条插入珠光体晶粒中，如侧板条铁素体。铁素体。多层焊，

8、小线能量焊或热处理后的焊缝和多层焊，小线能量焊或热处理后的焊缝和HAZHAZ组织细组织细化获得细小的铁素体和珠光体。化获得细小的铁素体和珠光体。第14页，本讲稿共23页图图图图7 7 碳钢气焊焊缝中的过烧裂纹碳钢气焊焊缝中的过烧裂纹碳钢气焊焊缝中的过烧裂纹碳钢气焊焊缝中的过烧裂纹Fig.7 Overheat cracking in carbon steel weld Fig.7 Overheat cracking in carbon steel weld 焊后原始状态。粗大的魏氏组织，沿晶裂缝。由于焊接时温焊后原始状态。粗大的魏氏组织，沿晶裂缝。由于焊接时温度过高，导致焊缝过烧。度过高，导致焊

9、缝过烧。第15页，本讲稿共23页实验三Cr-Mo耐热钢再热裂纹形态及其形成机理实验要求（1）了解和描述Cr-Mo耐热钢再热裂纹形态及其演变规律。（2）讨论再热裂纹的防止措施。（3）写出实验报告。第16页，本讲稿共23页Cr-Mo低合金热强钢，或沉淀强化的高温合金，低合金热强钢，或沉淀强化的高温合金，在多次重复焊接热循环或焊后热处理过程，或者在多次重复焊接热循环或焊后热处理过程，或者焊接结构在焊接结构在500-600长期工作时，长期工作时，在在HAZ产生的裂纹统称为产生的裂纹统称为再热裂纹再热裂纹或或消除应力热处理裂纹消除应力热处理裂纹。再热裂纹产生于再热裂纹产生于HAZ粗晶区，沿晶界开裂。粗晶

10、区，沿晶界开裂。含有一定沉淀强化元素（含有一定沉淀强化元素（Cr,Mo,Ni,Ti等）的金属材料具等）的金属材料具有再热裂纹敏感性。有再热裂纹敏感性。再热裂纹（再热裂纹（再热裂纹（再热裂纹（Reheat crackingReheat cracking）第17页，本讲稿共23页蠕变断裂理论蠕变断裂理论蠕变断裂理论蠕变断裂理论接头在再热过程中产生应力松弛和蠕变现象：接头在再热过程中产生应力松弛和蠕变现象：接头在再热过程中产生应力松弛和蠕变现象：接头在再热过程中产生应力松弛和蠕变现象：晶界沉淀强化致使应力松弛产生的变形集中于晶界；晶界沉淀强化致使应力松弛产生的变形集中于晶界；晶界沉淀强化致使应力松弛

11、产生的变形集中于晶界；晶界沉淀强化致使应力松弛产生的变形集中于晶界；空位聚集而产生空位开裂（空位聚集而产生空位开裂（空位聚集而产生空位开裂（空位聚集而产生空位开裂（cavitation modecavitation mode）点阵空位在应力和沉淀作用下产生运动，当空位集聚到足点阵空位在应力和沉淀作用下产生运动，当空位集聚到足点阵空位在应力和沉淀作用下产生运动，当空位集聚到足点阵空位在应力和沉淀作用下产生运动，当空位集聚到足够数量时，晶界的结构面破坏，在应力作用下成为开裂。够数量时，晶界的结构面破坏，在应力作用下成为开裂。够数量时，晶界的结构面破坏，在应力作用下成为开裂。够数量时，晶界的结构面破

12、坏，在应力作用下成为开裂。晶界优先滑动导致裂纹形核和发生扩展理论；晶界优先滑动导致裂纹形核和发生扩展理论；晶界优先滑动导致裂纹形核和发生扩展理论；晶界优先滑动导致裂纹形核和发生扩展理论；晶界杂质析集弱化理论；晶界杂质析集弱化理论；杂质元素杂质元素S,P,Sb,As等在等在500-600再热处理过程中在晶再热处理过程中在晶界析集，降低晶界的塑性变形能力。界析集，降低晶界的塑性变形能力。再热裂纹产生机理再热裂纹产生机理再热裂纹产生机理再热裂纹产生机理第18页，本讲稿共23页图图图图8 8 高温过热器管（高温过热器管（高温过热器管（高温过热器管（12Cr1MoV12Cr1MoV）原始状态）原始状态）

13、原始状态）原始状态Fig.8 High-temperature tube-12Cr1MoVFig.8 High-temperature tube-12Cr1MoV组织：组织：组织：组织：F+PF+P第19页，本讲稿共23页图图图图9 5409 540、100100大气压下运行大气压下运行大气压下运行大气压下运行54095409小时后小时后小时后小时后Fig.9 working for 5409 hours in work conditionFig.9 working for 5409 hours in work condition组织为组织为组织为组织为F+PF+P。珠光体已经球化，碳化物颗粒

14、析出并分布于铁素体晶。珠光体已经球化，碳化物颗粒析出并分布于铁素体晶。珠光体已经球化，碳化物颗粒析出并分布于铁素体晶。珠光体已经球化，碳化物颗粒析出并分布于铁素体晶内和晶界。内和晶界。内和晶界。内和晶界。第20页，本讲稿共23页图图图图10 54010 540、100100大气压下运行大气压下运行大气压下运行大气压下运行1415014150小时后小时后小时后小时后Fig.10 Working for 14150 hours in work conditionFig.10 Working for 14150 hours in work condition组织为组织为组织为组织为F+PF+P。珠光

15、体已经完全球化，碳化物析出并开始聚集。珠光体已经完全球化，碳化物析出并开始聚集。珠光体已经完全球化，碳化物析出并开始聚集。珠光体已经完全球化，碳化物析出并开始聚集。第21页，本讲稿共23页图图图图11 54011 540、100100大气压下运行大气压下运行大气压下运行大气压下运行7224772247小时后小时后小时后小时后Fig.11 Working for 72247 hours in work conditionFig.11 Working for 72247 hours in work condition组织为组织为组织为组织为F+F+碳化物，碳化物聚集于晶界，在原碳化物，碳化物聚集于

16、晶界，在原碳化物，碳化物聚集于晶界，在原碳化物，碳化物聚集于晶界，在原F F基体上有更多的基体上有更多的基体上有更多的基体上有更多的微细条、棒状碳化物析出。微细条、棒状碳化物析出。微细条、棒状碳化物析出。微细条、棒状碳化物析出。第22页，本讲稿共23页图图图图12 54012 540、100100大气压下运行大气压下运行大气压下运行大气压下运行8567285672小时后小时后小时后小时后Fig.12 working for 85672 hours in work conditionFig.12 working for 85672 hours in work condition基体分布有大量碳化物，晶界析出的碳化物呈链状分布基体分布有大量碳化物，晶界析出的碳化物呈链状分布基体分布有大量碳化物，晶界析出的碳化物呈链状分布基体分布有大量碳化物，晶界析出的碳化物呈链状分布第23页，本讲稿共23页