第七章焊接接頭組織和性能的控制

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1、金屬成型理論基礎(chǔ)第七章焊接接頭組織和性能的控制1.焊接熱循環(huán)對(duì)被焊金屬近縫區(qū)的組織、性能有什么影響?怎樣利用熱循環(huán)和其他工藝措施改善HAZ的組織性能?答:(1)在熱循環(huán)作用下,近縫區(qū)的組織分布是不均勻的,融合去和過(guò)熱去出現(xiàn)了嚴(yán)重的晶粒粗化,是整個(gè)接頭的薄弱地帶,而行能也是不均勻的,主要是淬硬、韌化和脆化,及綜合力學(xué)性能,抗腐蝕性能,抗疲勞性能等。(2)焊接熱循環(huán)對(duì)組織的影響主要考慮四個(gè)因素:加熱速度、加熱的最高溫度,在相等溫度以上的停留時(shí)間,冷卻速度和冷卻時(shí)間,研究它是研究焊接質(zhì)量的主要途徑,而在工藝措施上,常可采用長(zhǎng)段的多層焊合短道多層焊,尤其是短道多層焊對(duì)熱影

2、響區(qū)的組織有以定的改善作用,適于焊接晶粒易長(zhǎng)而易淬硬的鋼種。2.冷卻時(shí)間的各自應(yīng)用對(duì)象,為什么不常用某溫度下(如540℃)的冷卻速度?答:對(duì)于一般碳鋼和低合金鋼常采用相變溫度范圍800~500℃冷卻時(shí)間()對(duì)冷裂紋傾向較大的鋼種,常采用800~300℃的冷卻時(shí)間,各冷卻時(shí)間的選定要根據(jù)不同金屬材料做存在的問(wèn)題來(lái)決定為了方便研究常用某一溫度范圍內(nèi)的冷卻時(shí)間來(lái)討論熱影響組織性能的變化,而某個(gè)溫度下比如540℃則為一個(gè)時(shí)刻即冷卻至540℃時(shí)瞬時(shí)冷卻速度和組織性能。故不常用某以溫度下的冷卻速度,對(duì)于一般低合金鋼來(lái)講,主要研究熱影響區(qū)溶合線附近冷卻過(guò)程中540℃時(shí)瞬時(shí)冷卻速

3、度3.低合金鋼焊接時(shí),HAZ粗晶區(qū)奧氏體的均質(zhì)化程度對(duì)冷卻時(shí)變相有何影響?答:奧氏體的均質(zhì)化過(guò)程為擴(kuò)散過(guò)程,因此焊接時(shí)焊接速度快和相變以上停留時(shí)間短都不利于擴(kuò)散過(guò)程的進(jìn)行,從而均質(zhì)化過(guò)程差而影響到冷卻時(shí)間的組織相變,低合金鋼在焊接條件下的CCT曲線比熱處理?xiàng)l件下的曲線向做移動(dòng),也就是在同樣冷卻速度下焊接時(shí)比熱處理的淬硬傾向小,例如冷卻速度為36時(shí)可得到100%的馬氏體,在焊接時(shí)由于家人速度快,高溫停留時(shí)間短河北科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院金屬成型理論基礎(chǔ)使合金元素不能充分溶解在奧氏體內(nèi),奧氏體均質(zhì)化過(guò)成差,使相變組織差。4.焊接條件下組織轉(zhuǎn)變與熱處理?xiàng)l件下組織轉(zhuǎn)變有

4、何不同?答:焊接條件下的組織轉(zhuǎn)變和熱處理?xiàng)l件下的組織轉(zhuǎn)變,從基本原理來(lái)講是一致的,但是焊接本身有5個(gè)特點(diǎn):1、加熱溫度高2、加熱速度高3、高溫停留時(shí)間短4、自然條件下連續(xù)冷卻,5、局部加熱。如在加熱時(shí),由于加熱速度很快,被焊金屬的AC1和AC3溫度提高,由珠光體、鐵素體變?yōu)閵W氏體的過(guò)程是擴(kuò)散性重結(jié)晶過(guò)程需要有孕育期,在加熱條件下來(lái)不及擴(kuò)散所需的孕育期必然會(huì)引起相變溫度升高,對(duì)于45*鋼,在相同的冷卻速度下,焊接時(shí)比熱處理的淬硬傾向答,而對(duì)于40Cr鋼,同樣的冷卻速度下,焊接時(shí)比熱處理的淬硬傾向小。5.在相同條件下焊接45*鋼和40Cr鋼,哪以中鋼的近縫區(qū)淬硬傾向大

5、?為什么?答:在相同條件下,40Cr的淬硬大,根據(jù)金屬學(xué)原理可知,碳化物合金元素(如Cr、Mo、Ti、Nb等)只有他們充分溶解在奧氏體的內(nèi)部才會(huì)增加奧氏體的穩(wěn)定性(既增加淬硬傾向)在焊接條件下,由于速度快,高溫停留時(shí)間短,導(dǎo)致這些合金元素不能充分溶解造成淬硬傾向不含碳化物合金元素的鋼如45鋼,以方面不存在碳化物的溶解過(guò)程,另一方面近縫區(qū)組織易粗化,想比較之下催因傾向要小于40Cr鋼例如:40Cr鋼在36℃可得到100%的馬氏體,而45*鋼在60℃下也只得到98%的馬氏體。6.影響焊接HAZ最大硬度的因素是什么?怎樣利用來(lái)判斷HAZ的組織和性能?它有什么優(yōu)缺點(diǎn)?答:

6、影響焊接HAZ最大硬度的因素是含碳量、合金元素及冷卻條件等,越大,則熱影響區(qū)的淬硬越大,韌性越低,抗裂能力低。7.焊接HAZ的脆化有幾種?如何防止?答:焊接熱影響區(qū)的脆化有多種類型,如粗晶脆化,析出脆化,組織脆化,熱應(yīng)變時(shí)效脆化,氫催化及石墨脆化等。①粗晶脆化:晶粒長(zhǎng)大受多種因素影響其中鋼的化學(xué)成分,組織狀態(tài)和加熱溫度及時(shí)間影響最大,若鋼中含有碳氮化物的合金元素就會(huì)阻礙晶界遷移而有效的阻止晶粒長(zhǎng)大,熱影響區(qū)的粗晶脆化是在化學(xué)成分、組織狀態(tài)不均勻的非平衡條件下形成的,而防止條件也就更加復(fù)雜,需要綜合部同鋼種等多方面考慮河北科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院金屬成型理論基礎(chǔ)②

7、組織脆化:它是由于HAZ出現(xiàn)脆硬組織造成的,根據(jù)被焊鋼種的不同和韓姐冷卻條件不同在HAZ可能出現(xiàn)不同的脆性組織。如M-A組元脆化,析出脆化和遺傳脆化。對(duì)于一般低碳鋼來(lái)說(shuō),,由于焊接HAZ出現(xiàn)低碳馬氏體和下貝氏體反而能夠提高抗脆性能力,而高碳鋼則易出現(xiàn)欒晶馬氏體,因此焊接含碳較高的鋼時(shí),應(yīng)采用較高的預(yù)熱溫度、焊后熱處理等;實(shí)踐證明低溫回火(<250℃)可以有助于M-A組元分解改善韌性,中溫回火(450-500℃)的改善效果更顯著;在焊接時(shí)保證化學(xué)、物理性質(zhì)的均勻性能有效的防止脆化。當(dāng)時(shí)效時(shí)間進(jìn)一步增長(zhǎng)時(shí),新的析出物減少,原有的析出物進(jìn)一步聚集,使析出物之間的距離增大

8、使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)

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