中心C0高，边缘低 原因：冷却速度快，来不及均匀化
要求细晶化，降低偏析
➢影响因素 主要因素是金属的化学成分，金属的化学成分不同， 金属开始结晶和结晶完了的区间就不相同，结晶区间 越大显微偏析越严重。
区域偏析： ➢含义：由于柱状晶体的不断长大和推移，把杂质推向 熔池中心，这样熔池中心的杂质含量要比其他部位高。
一次结晶包括形核和长大两个基本过程。
焊接时：先在熔合线上形核 → 随T ↓ ，晶核朝着
池
散热方向相反的方向长大 (即垂直熔合线指向熔池中心) →形成柱状结晶→柱状晶 体不断长大至相互接触时， 焊缝的一次结晶结束。如
右图所示。
二、焊缝结晶过程中的偏析
含义：焊缝金属中化学成分分布不均匀的现象。
偏析对焊缝质量的影响
焊缝金属中化学成分分布不均匀不仅导致性能改变，同时 偏析也是产生裂纹、气孔、夹杂物等焊接缺陷的主要原因。
显微偏析
焊缝中偏析的形式： 区域偏析
显微偏析：
层状偏析
➢含义：在一个柱状晶粒内部和晶粒之间的化学成分不均 匀的现象
➢柱状晶粒生长的过程：
一方面是在结晶的轴向延伸。 另一方面是径向扩展。如图所示
先结晶C0低，后结晶C0高，即晶粒
HAZ热循环的特点（五点）： 1.加热温度高 2.加热速度快
3.高温停留时间短
4.焊接时，一般都是在自然条件下连续冷却，个别情况下才进 行焊后保温或焊后热处理
C1
➢二次结晶后的组织为 F+P ➢冷却速度对低碳钢焊缝组织及性能有较大的影响,冷却速度 越大, P↑。而F↓，硬度、强度↑，塑性、韧性↓。
四、焊缝中的夹杂物
含义:由焊接冶金反应产生的,焊后残留在焊缝金属中的微观 非金属夹杂.
焊缝金属中夹杂物的种类: ❖氧化物夹杂 (以SiO2为主的硅酸盐、MnO、TiO2、Al2O3) 焊缝中易引起热裂纹 母材中易出现层状撕裂 ❖氮化物夹杂 焊缝中很少出现（时效时可能出现Fe4N析出） ❖硫化物夹杂 (主要以FeS、MnS，FeS对焊缝危害作用大)
3. t 100为焊后冷却到100 ℃所花时间 影响因素：有焊接工艺参数、焊接 方法、预热和道间温度、接头形式、 母材的导热性等。
焊接工件上温度的变化与分布
焊接热循环的形式 ➢长段多层焊焊接热循环
1. 长段多层焊：每道焊缝的长度较长（一般1m以上），焊 完第一层再焊第二层时，第一层已基本冷至较低的温度（一 般在 100～200℃以下），其特点是相邻各层之 间有依次热 处理的作用 ，不适用于淬硬倾向较大的钢种
焊缝的结晶Leabharlann 程目的与要求： ①了解焊缝金属中的一次结晶、二次结晶。 ②掌握焊缝中的偏析含义、危害、种类。 ③掌握焊缝中的夹杂物含义、种类及对焊缝质量的影响。 ④掌握焊接热循环的含义、主要参数、影响因素、形式 及特点。
重点： ①焊缝中的偏析含义、危害、种类。 ②焊缝夹杂物对焊缝质量的影响。 ③焊接热循环。
三、焊缝金属的二次结晶
含义：一次结晶结束后，熔池金属就转变为固态的焊缝。高 温的焊缝金属冷却到室温时，要经历一系列的相变过程，这种 相过程称为焊缝金属的二次结晶。 特征：以低碳钢为例
➢一次结晶的晶柱都是奥氏体组织，冷却到AC3时发生γ-Fe→ α-Fe的转变,当温度降低至A 时,余下的奥氏体分解为珠光体
层状偏析：
➢含义：晶体长大速度的变化，引起结晶前沿液体金属中夹 杂浓度的变化，这样就形成周期性的偏析现象，称为层状偏析。
➢形成：
焊接熔池始终处于气流和熔滴金属 的脉动作用下，所以无论是 金属的流动或热量的提供和传递都 具有脉动的性质。同时，熔池 结晶过程中放出的结晶潜热，造成 结晶过程周期性停顿，使结晶 长大速度出现周期性增加和减少。
➢影响因素：
焊缝的成形系数
❖焊缝的成形系数小，焊 缝窄而深，各柱状晶粒的 交界在中心，使窄焊缝的 中心聚集较多的杂质→产 生热裂纹，如图所示
❖焊缝的成形系数大，焊缝宽而浅，杂质聚集在焊缝的上部， →具有较强的抗热裂纹能力。如图所示
❖同样厚度的钢板，用多层多道焊比一次深熔焊的焊缝抗热 裂纹的能力强得多。
加强脱S、脱O，控制焊材中的S、P量
注意工艺操作
焊接热影响区的组织和性能
焊接热影响区：
指在焊接过程中，母材因受热影响(但未熔化)而发生金相组 织和性能变化的区域。 焊接热影响区的组织性能→反映焊接接头的性能和质量。
一、焊接热循环
含义：焊接过程中热源沿 焊件移动时，焊件上某点温 度由低而高，达到最高值后， 又由高而低随时间的变化称 为焊接热循环
➢冷却速度（ω c）和冷却时间（t 8／5、t 8／3、t 100） 1. 冷却速度是一个不易准确描述 的变化量， 在工程实际应用中常 用冷却时间t 8／5、t 8／3或t 100来表述 焊接冷却过程
2. t 8／5、t 8／3为焊接冷却过程 中温度从800~500℃,800~300 ℃ 的冷却时间
2.焊接热循环的变化如下图所示。
➢短段多层焊焊接热循环 1.短段多层焊：每道焊缝长度较短（约为50～ 400mm）， 未等前层焊缝冷却到较低温度（如 Ms点）就开始焊接下一 道焊缝，其特点是后焊一层对先焊层具有缓冷作用，可以 防止焊接接头产生淬硬组织，适于焊接晶粒易长大而又易 于淬硬的钢种.
2.短段多层焊的热循环如下图所示
焊接热循环的主要参数
➢加热速度（ω H） ω H T相变 A均质化和碳化物溶解越不充分
➢加热的最高温度（Tm） 低碳钢和低合金钢焊接时，在熔合线附近的过热区，由 于温度高（1300～1350℃），晶粒发生严重长大，从而 使韧性严重下降
➢在相变温度以上的停留时间（t A） t A 越长，越有利于奥氏体的均质化过程，但t A越长，奥 氏体晶粒越容易长大；特别是在温度较高时（如1100℃ 以上)，即使停留时不长，也会产生严重的晶粒长大。
难点： ①焊缝中的偏析、焊缝夹杂物。 ②焊接热循环。
焊缝金属从熔池中高温的液体状态冷却至常温固体状态，
需要两次结晶过程：
转变
一次结晶 液相
固相
即
二次结晶 固相焊缝金属出现同素异构转变(重结晶).
对焊缝金属的组织和性能影响很大.
如气孔、裂纹、夹渣、偏析→一次结晶过程中产生的。
一、焊缝金属的一次结晶
焊缝金属由液态转变为固态的凝固过程，称为焊缝金属 的一次结晶