金属成型设计 焊缝组织和性能的控制.pptx

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1、1 7.1 焊缝组织和性能的控制本节重点：掌握低合金钢焊缝的 相变组织；焊缝组织和性能的控制第1页/共30页27.1 焊缝组织和性能的控制焊缝的相变组织 焊缝组织和性能的控制 第2页/共30页3低碳钢焊缝的相变组织低合金钢焊缝的相变组织 一、焊缝中的相变组织第3页/共30页41、低碳钢焊缝的相变组织组织：F少量P，过热时产生W。改善组织的措施：1)多层焊：使焊缝获得细小和少量珠光体，使柱状晶组织破坏。2)焊后热处理：A3+2030，破坏柱状晶。3)冷却速度：冷却速度，组织细化，硬度第4页/共30页5第5页/共30页62、低合金钢焊缝的相变组织铁素体贝氏体珠光体马氏体焊缝最终组织的构成第6页/共

2、30页71）铁素体 先共析铁素体(GBFgrain boundary ferrite)产生温度770一680；沿原奥氏体晶界析出的铁素体,呈长条状或块状多边形分布，降低焊缝的韧性。侧板条铁素体（FSPferrite side plate）产生温度700一550；是从先共析铁素体的侧面向晶内生长的板条状铁素体，其长宽比在20：以上，使韧性显著降低。第7页/共30页8针状铁素体（AFacicular ferrite）产生温度500附近（中等冷速）；在原奥氏体晶内以针状生长的铁素体宽约2m左右，长宽比多在3：15：1的范围内，可改善焊缝的韧性。细晶铁素体(FGFfine grain ferrite）

3、产生温度500以下（细化晶粒的元素）；在原奥氏体内形成晶粒尺寸较小的铁素体。第8页/共30页92）珠光体P=F+Fe3C低合金钢在接近平衡状态下，Ac1550 间发生扩散转变的产物。根据片层的细密程度分为：第9页/共30页10焊接状态下属非平衡转变，得到P量少；珠光体转变量小，铁素体和贝氏体的转变区域增大；若含B、Ti合金元素，P转变全部被抑制。特点：第10页/共30页113）贝氏体 550Ms 间发生扩散切变型相变的产物。分类：上贝氏体：形成温度：550450之间；呈羽毛状，韧性最差。第11页/共30页12下贝氏体：形成温度：450Ms之间；针状，力学性能优异。粒状贝氏体：形成温度：稍高于上

4、贝氏体转变温度（中等冷速）。M-A组元以粒状分布在块状F上所得的组织；条状贝氏体：形成温度：稍高于上贝氏体转变温度和中等冷速。M-A组元以条状分布在块状F上所得的组织；块状F中，富碳A在一定合金成分和冷却速度下，转变为富碳M和残余奥氏体第12页/共30页134）马氏体Ms 以下温区发生切变型相变的产物。分类：第13页/共30页14板条M-又称为低碳M或位错M；特征：奥氏体晶粒内形成M板条，束与束之间有一定交角。强度好，韧性高；是综合力学性能最好的M。片状M：C04-又称为高碳M或孪晶M；特征：马氏体片不相互平行，初始形成的M片较大，往 往贯穿A晶粒。硬度高、脆；易导致冷裂纹。第14页/共30页

5、155）焊缝最终组织的构成焊缝成分冷却速度第15页/共30页16冶金方面的控制工艺方面的控制 二、焊缝组织和性能的控制第16页/共30页171、冶金方面的控制锰和硅钛和硼钼稀土元素第17页/共30页181）锰和硅的作用最常用的合金化元素；脱氧和提高强度（固溶强化）；比例合适，可提高韧性改变焊缝组织形态而影响 焊缝的韧性，效果有限。第18页/共30页19第19页/共30页202）钛和硼 Ti 和 B同时存在可细化晶粒提高焊缝韧性。Ti：+硼、氧、氮形成小颗粒的化合物。存在最佳的含量范围结晶过程中非自发形核的质点细化晶粒。FeFe Fe的转变过程中，阻碍晶 粒长大，得到细小晶粒。硼：高温时可抑制A

6、F的转变促进针状F的形成细化组织提高韧性。第20页/共30页21第21页/共30页223）钼的作用 低合金钢中加MoA转化温度抑制粗大的先 共析F强度和韧性。存在最佳的含量范围。第22页/共30页23第23页/共30页244）稀土元素的作用存在最佳的含量范围。化学活性强与合金元素作用改善焊缝的组织和夹杂物的形态和分布提高焊缝的韧性。如脱氢、脱氧、脱氮；硅酸盐夹杂物成球形。第24页/共30页25第25页/共30页262、工艺方面的控制焊接工艺优化 振动结晶与锤击处理焊后热处理第26页/共30页271）焊接工艺优化 工艺参数调整控制焊接热输入得到晶粒细小的组织强度和韧性；控制冷却速度控制固态相变过程及相变组织；多层焊降低热输入减少熔池的过热，改善结晶条件，细化晶粒；附加热处理作用改善组织。第27页/共30页282）振动结晶与锤击处理振动结晶利用机械、超声振动或电磁振动等方法，破坏大 晶粒，增大非自发形核的质点，细化组织。锤击处理指锤击焊道，破碎晶粒，细化组织；降低残余应力，提高焊缝的韧性及疲劳性能。第28页/共30页293）焊后热处理跟踪热处理每焊完一道焊缝，立即用火焰加热焊道表面 进行热处理；可改善焊缝组织，提高性能。整体或局部热处理消除残余应力，改善焊缝和整个接头的组织和性能。第29页/共30页30感谢您的观看！第30页/共30页