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1、第九章焊縫及其熱影響區(qū)的 組織和性能HistoryReview6/30/20211材料成形原理-焊接公元前，已出現(xiàn)焊接工藝，鑄焊、擴(kuò)散釬焊（秦始皇陵銅車馬等）。19世紀(jì)，現(xiàn)代焊接技術(shù)得以發(fā)展（C弧、金屬弧、電阻熱）。20世紀(jì)，金屬電弧用于金屬結(jié)構(gòu)生產(chǎn)，發(fā)明厚藥皮焊條。6/30/20212材料成形原理-焊接6/30/20213材料成形原理-焊接6/30/20214材料成形原理-焊接1921年，第一艘全焊遠(yuǎn)洋船；30年代，大規(guī)模制造焊接結(jié)構(gòu)；60年代，焊接結(jié)構(gòu)空前普及；中國：上海金茂大廈；葛洲壩船閘閘門；三峽水電站船閘閘門；
2、三峽工程水輪機(jī)轉(zhuǎn)子；九江長江大橋、蕪湖長江大橋等。6/30/20215材料成形原理-焊接6/30/20216材料成形原理-焊接6/30/20217材料成形原理-焊接6/30/20218材料成形原理-焊接1-1焊接及其冶金特點1、焊接（welding)的實質(zhì)借助加熱或加壓，或者同時實施加熱和加壓以實現(xiàn)材料之間的原子結(jié)合。加熱：電弧電弧焊等離子焊化學(xué)熱氧－乙炔焊電子束電子束焊光束（包括激光束）光束焊激光焊加壓：冷焊加壓/加熱：鍛焊、電阻焊、摩擦焊、超聲波焊、爆炸焊6/30/20219材料成形原理-焊接從冶金角度液相焊接：基材
3、和填充材料熔化－液相互溶－材料間原子結(jié)合。固相焊接：壓力使連接表面緊密接觸－表面之間充分?jǐn)U散－實現(xiàn)原子結(jié)合。固－液相焊接：待接表面不接觸，通過兩者之間的毛細(xì)間隙中的液相金屬在固液界面擴(kuò)散，實現(xiàn)原子結(jié)合。（釬焊）6/30/202110材料成形原理-焊接2、焊接方法的分類（1）熔化焊(fusionwelding)（2）固態(tài)焊(solidstatewelding)/壓力焊（3）釬焊(brazing,soldering)6/30/202111材料成形原理-焊接6/30/202112材料成形原理-焊接3、熔化焊焊接接頭的形成 及其
4、冶金過程焊接接頭焊接熱過程+焊接化學(xué)冶金+焊接物理冶金6/30/202113材料成形原理-焊接焊接熱過程焊接加熱的特點：熱作用集中性(局部熔化)、熱作用的瞬時性(熱源移動)溫度場、熱循環(huán)焊接化學(xué)冶金過程熔焊時，液態(tài)金屬、熔渣及氣相之間進(jìn)行一系列的化學(xué)冶金反應(yīng)。焊接物理冶金過程凝固結(jié)晶、固態(tài)相變6/30/202114材料成形原理-焊接6/30/202115材料成形原理-焊接焊接接頭示意圖6/30/202116材料成形原理-焊接熔化焊的本質(zhì):在焊接條件下的小熔池熔煉和冷凝，金屬熔化和結(jié)晶的冶金過程。焊接接頭（weldedjo
5、int）的組成：母材（basemetal）熱影響區(qū)（heataffectzone）熔合線（bondline）焊縫（weld）熔化焊的冶金特點：1）反應(yīng)區(qū)的溫度高于一般的冶煉溫度2）熔池小冷卻速度快，液態(tài)金屬高溫停留時間短3）冶金條件差6/30/202117材料成形原理-焊接6/30/202118材料成形原理-焊接6/30/202119材料成形原理-焊接6/30/202120材料成形原理-焊接焊絲母材熔池焊道導(dǎo)電嘴保護(hù)氣體溶滴電弧6/30/202121材料成形原理-焊接1-2焊縫金屬的組織與性能1、焊接熔池的凝固(1)焊接
6、熔池的特征：1）熔池的體積小熔池的形狀與尺寸(≤30cm3,≤100g)6/30/202122材料成形原理-焊接2）熔池的溫度高1770±100℃>鋼錠:1550℃3）液體金屬處于運(yùn)動狀態(tài)熔池處于液態(tài)時間只有幾秒到幾十秒,各種力:電弧力、電磁力、熔滴，表面張力強(qiáng)烈的攪拌和對流運(yùn)動4）熔池界面的導(dǎo)熱條件好母材導(dǎo)熱6/30/202123材料成形原理-焊接6/30/202124材料成形原理-焊接熔池中的流體動力學(xué)狀態(tài)及其對焊縫質(zhì)量的影響熔池中的金屬是強(qiáng)烈運(yùn)動著的：1）熱源產(chǎn)生的機(jī)械力的攪拌作用（如熔滴落下的沖擊力、電弧氣流的吹
7、力；電磁力、離子的轟擊力以及熔池金屬蒸發(fā)所產(chǎn)生的反作用力等）；2）溫差引起的表面張力的變化，強(qiáng)迫金屬發(fā)生對流；3）溫差引起的液態(tài)金屬密度變化造成的對流；熔池中的化學(xué)冶金反應(yīng)以及生成的氣泡和熔渣的上??；6/30/202125材料成形原理-焊接有利作用：1）使母材和焊條金屬的成分充分混合，幫助形成成分和組織均勻的焊縫；2）加速了金屬和氣體及熔渣的反應(yīng)速度，有利于有害氣體和非金屬夾雜物的逸出；3）避免焊接缺陷的產(chǎn)生，提高焊接質(zhì)量；熔合線部位的問題6/30/202126材料成形原理-焊接(2)熔池凝固的特點1）聯(lián)生結(jié)晶（交互結(jié)晶
8、、外延結(jié)晶）6/30/202127材料成形原理-焊接2)焊縫凝固:擇優(yōu)生長6/30/202128材料成形原理-焊接柱狀晶指向焊縫中心6/30/202129材料成形原理-焊接6/30/202130材料成形原理-焊接3）凝固速度6/30/202131材料成形原理-焊接晶粒成長的平均線速度是變化的:cosθ=0,θ=90°
