焊接接头的组织与性能精选PPT.ppt
《焊接接头的组织与性能精选PPT.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《焊接接头的组织与性能精选PPT.ppt(37页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、关于焊接接头的组织与性能第1页,讲稿共37张,创作于星期二 熔焊时,在高温热源的作熔焊时,在高温热源的作用下,母材将发生局部熔化,用下,母材将发生局部熔化,并与熔化了焊丝金属搅拌混合并与熔化了焊丝金属搅拌混合而形成焊接熔池。而形成焊接熔池。与此同时,进行了短暂而复杂与此同时,进行了短暂而复杂的冶金反应。的冶金反应。当焊接热源离开以后,熔池当焊接热源离开以后,熔池金属便开始凝固(结晶),金属便开始凝固(结晶),如图如图3-1。第2页,讲稿共37张,创作于星期二熔池凝固过程的研究目的:熔池凝固过程的研究目的:熔池凝固过程对焊缝金属的组织、性能具有重要影响。熔池凝固过程对焊缝金属的组织、性能具有重要
2、影响。焊接工程中,由于熔池中的冶金条件和冷却条件不同,可焊接工程中,由于熔池中的冶金条件和冷却条件不同,可得到性能差异很大的组织。得到性能差异很大的组织。同时有许多缺陷是在熔池凝固的过程中产生的,如气孔、同时有许多缺陷是在熔池凝固的过程中产生的,如气孔、夹杂、偏析和结晶裂纹等。夹杂、偏析和结晶裂纹等。另一方面,焊接过程是处于非平衡的热力学条件,因另一方面,焊接过程是处于非平衡的热力学条件,因此熔池金属在凝固过程中会产生许多晶体缺陷,如点此熔池金属在凝固过程中会产生许多晶体缺陷,如点缺陷(空位和间隙原子)、线缺陷(位错)和面缺陷缺陷(空位和间隙原子)、线缺陷(位错)和面缺陷(界面)。这些缺陷的发
3、展严重影响焊缝的金属的性(界面)。这些缺陷的发展严重影响焊缝的金属的性能。能。第3页,讲稿共37张,创作于星期二一、一、熔池凝固的特点熔池凝固的特点1、熔池的凝固条件和特点、熔池的凝固条件和特点1)结晶过程:晶核生成、晶核长大)结晶过程:晶核生成、晶核长大2)熔池的体积小、冷却速度大)熔池的体积小、冷却速度大熔池的体积最大只有熔池的体积最大只有30cm3,重量不超过,重量不超过100g。周围冷金属。周围冷金属冷速非常大,冷速非常大,4 100oC/s。钢锭平均冷速(。钢锭平均冷速(3 150)10-4 oC/s。第4页,讲稿共37张,创作于星期二第三章第三章第三章第三章 熔池凝固与焊缝固态相变
4、熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变 2 2、熔池中的金属处于过热状态、熔池中的金属处于过热状态 电弧焊条件下,熔池温度电弧焊条件下,熔池温度1770 100 oC,熔滴,熔滴2300 200 oC。钢锭不超过。钢锭不超过1550oC。3 3、熔池在运动状态下结晶、熔池在运动状态下结晶 第5页,讲稿共37张,创作于星期二第三章第三章第三章第三章 熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变 二、熔池结晶的一般规律二、熔池结晶的一般规律 形核与长大过程形核与长大过程 在熔池状态下,结晶过程规律在熔池状态下,结晶过程规律?焊
5、缝金属结晶形态焊缝金属结晶形态?(一)熔池中晶核的形成(一)熔池中晶核的形成 均匀形核与非均匀形核。过冷度,形核功。均匀形核与非均匀形核。过冷度,形核功。焊接条件下,熔池中存在两种现成表面:焊接条件下,熔池中存在两种现成表面:一种是合金元素或杂质的悬浮质点一种是合金元素或杂质的悬浮质点 一种是熔合区附近半熔化的金属界面晶粒表面(主要的非一种是熔合区附近半熔化的金属界面晶粒表面(主要的非自发形核表面)。自发形核表面)。第6页,讲稿共37张,创作于星期二第三章第三章第三章第三章 熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变 (二)熔池中的晶核长大(二)熔
6、池中的晶核长大 柱状晶生长的形态与焊接条件密切相关,如焊接线能柱状晶生长的形态与焊接条件密切相关,如焊接线能量、焊缝的位置、熔池的搅拌与振动等。量、焊缝的位置、熔池的搅拌与振动等。粗大的柱状晶粗大的柱状晶第7页,讲稿共37张,创作于星期二第三章第三章第三章第三章 熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变 五、焊缝金属的化学成分不均匀性五、焊缝金属的化学成分不均匀性 冷速快,化学成分扩散不充分冷速快,化学成分扩散不充分偏析偏析 (一)焊缝中的化学不均匀性(一)焊缝中的化学不均匀性 成分偏析成分偏析 显微偏析显微偏析 区域偏析区域偏析 层状偏析层状偏
7、析 晶界、亚晶界、树枝晶之间晶界、亚晶界、树枝晶之间杂质等在焊缝中心区域聚集杂质等在焊缝中心区域聚集 结晶过程的周期性变化结晶过程的周期性变化 层状偏析往往聚集有害元素,也易于形成缺陷,尤其层状偏析往往聚集有害元素,也易于形成缺陷,尤其是气孔是气孔力学性能不均匀,抗腐蚀性下降,断裂韧性降力学性能不均匀,抗腐蚀性下降,断裂韧性降低等。低等。第8页,讲稿共37张,创作于星期二第三章第三章第三章第三章 熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变 (二)熔合区的化学不均匀性(二)熔合区的化学不均匀性 整个焊接接头的薄弱环节。易出现缺陷,裂纹等。整个焊接接头
8、的薄弱环节。易出现缺陷,裂纹等。1 1、熔合区的形成、熔合区的形成 半熔化过渡状态、半熔化过渡状态、热传播不均匀、晶粒的传热方向不同热传播不均匀、晶粒的传热方向不同 第9页,讲稿共37张,创作于星期二第三章第三章第三章第三章 熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变 2 2、熔合区宽度、熔合区宽度 材料的液材料的液固温度范围、被焊材料自身的热物固温度范围、被焊材料自身的热物理性质和组织状态:理性质和组织状态:被焊金属的固相线温度被焊金属的固相线温度温度梯度温度梯度被焊金属的液相线温度被焊金属的液相线温度第10页,讲稿共37张,创作于星期二第三章第
9、三章第三章第三章 熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变 低合金钢熔合区附近的温度梯度约为低合金钢熔合区附近的温度梯度约为3003008080o oC/mmC/mm,液固相线温度差约液固相线温度差约40 40 o oC C,因此,一般电弧焊条件下,熔合,因此,一般电弧焊条件下,熔合区宽度为:区宽度为:A=40/A=40/(3003008080)=0.133=0.1330.500.50(mmmm)奥氏体钢电弧焊:奥氏体钢电弧焊:A=0.06A=0.060.12mm0.12mm *熔合区的宽度对焊缝性能影响很大。由于焊接工熔合区的宽度对焊缝性能影响
10、很大。由于焊接工艺的因素,当熔合区宽度大时,焊缝的整体性能下降。艺的因素,当熔合区宽度大时,焊缝的整体性能下降。如奥氏体不锈钢的熔合区宽度在如奥氏体不锈钢的熔合区宽度在0.1mm0.1mm时,对不锈钢焊接时,对不锈钢焊接接头的抗腐蚀性影响不大;但当该宽度较大,达到接近接头的抗腐蚀性影响不大;但当该宽度较大,达到接近1mm1mm时,时,则焊接接头的耐蚀性显著下降,甚或出现裂纹。则焊接接头的耐蚀性显著下降,甚或出现裂纹。第11页,讲稿共37张,创作于星期二第三章第三章第三章第三章 熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变 3 3、熔合区的成分分布、熔
11、合区的成分分布 成分严重不均匀成分严重不均匀性能下降性能下降 熔合区固液界面附近元素(溶质)的浓度分布熔合区固液界面附近元素(溶质)的浓度分布决定于该元素在固、液相中的扩散系数和分配系数。决定于该元素在固、液相中的扩散系数和分配系数。*异种钢焊接时,特别注意这一问题。很多焊接异种钢焊接时,特别注意这一问题。很多焊接接头的早期失效与此有关。接头的早期失效与此有关。第12页,讲稿共37张,创作于星期二 分析焊缝和熔合区的化学不均匀性分析焊缝和熔合区的化学不均匀性,为什么会形为什么会形成这种不均匀性成这种不均匀性?1、从冷态开始到加热熔化,形成熔池的温度可达、从冷态开始到加热熔化,形成熔池的温度可达
12、2000以上,母材又是冷态金属,两者温差巨大。并且随热源以上,母材又是冷态金属,两者温差巨大。并且随热源的移动局部受热区也在不断移动,造成组织转变差异和的移动局部受热区也在不断移动,造成组织转变差异和整个接头组织不均匀。整个接头组织不均匀。2、焊接熔池体积小,焊缝金属从熔化到凝固只有几秒钟、焊接熔池体积小,焊缝金属从熔化到凝固只有几秒钟时间。在如此短时间内,冶金反应是不平衡的,使焊缝时间。在如此短时间内,冶金反应是不平衡的,使焊缝金属的成分分布不均匀,有时区域偏析很大。金属的成分分布不均匀,有时区域偏析很大。3、焊接过程中温度高,液体金属蒸发,化学元素烧损,、焊接过程中温度高,液体金属蒸发,化
13、学元素烧损,有些元素在焊缝金属和母材金属之间相互扩散,近缝有些元素在焊缝金属和母材金属之间相互扩散,近缝区各段所处的温度不同,冷却后焊接区的显微组织差区各段所处的温度不同,冷却后焊接区的显微组织差别极大。别极大。第13页,讲稿共37张,创作于星期二第三章第三章第三章第三章 熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变 第二节第二节 焊缝固态相变焊缝固态相变 一、低碳钢焊缝的固态相变一、低碳钢焊缝的固态相变 含碳量低含碳量低铁素体铁素体+珠光体。珠光体。特点:组织粗大,特点:组织粗大,过热时过热时铁素体中有粗大魏氏组织铁素体中有粗大魏氏组织 一次结晶组
14、织:粗大的柱状晶一次结晶组织:粗大的柱状晶第14页,讲稿共37张,创作于星期二改善措施:改善措施:1)1)多层焊:使焊缝获得细小和少量珠光体,使柱状晶组织多层焊:使焊缝获得细小和少量珠光体,使柱状晶组织破坏。破坏。2)2)焊后热处理:加热焊后热处理:加热A3+2030%A3+2030%消失柱状晶。消失柱状晶。3)3)冷却速度:冷却速度冷却速度:冷却速度,硬度,硬度第15页,讲稿共37张,创作于星期二16二、低合金钢焊缝的固态相变组织 低合金钢焊缝二次组织,随匹配焊接材料化学成分和冷却条件的不同,可由不同的组织。以F为主,P、B、M占次要地位。以F为主,F越细小,则韧脆转变温度越低,一般以V型缺
15、口冲击试件断口中纤维区占50%时的温度VTS为判断.第16页,讲稿共37张,创作于星期二第三章第三章第三章第三章 熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变熔池凝固与焊缝固态相变 (一)铁素体(一)铁素体铁素体的形态不同:铁素体的形态不同:1、先共析铁素体、先共析铁素体 Pro eutectoid Ferrite(PF)粒界铁素体粒界铁素体Grain Boundary Ferrite(GBF)2、侧板条铁素体、侧板条铁素体 Ferrite Side Plate(FSP)3、针状铁素体、针状铁素体 Acicular Ferrite(AF)4、细晶铁素体、细晶铁素体 Fin
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 焊接 接头 组织 性能 精选 PPT
限制150内