布和组织转变
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§4-1 焊接热循环
焊接热循环:在焊接热流作用时,焊件上某 一点P的温度随时间的变化过程叫作焊接 热循环.
一.焊接热循环的主要参数
1.加热速度( WH ) 2.加热的最高温度( Tm ) 3.在相变温度以上的停留时间(tH) 4.冷却速度(Wc)或冷却时间
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二.特点
1.加热温度高:热处理加热温度以上100-
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3.注意问题
1).热影响区中熔合区,过热区晶粒严重 长大,是焊接接头的薄弱地带.
2).低碳钢的不完全重结晶区,在急冷急 热的条件下,会表现出高碳钢的行为.
3).成分偏析严重,C.P.S高时易产生淬 硬组织,裂纹.
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二.焊接热影响区的性能
硬度
为了方便起见,常常用硬度的变化来判定 热影响区的性能变化,硬度高的区域,强度 也高,塑性.韧性下降,测定热影响区的硬 度分布可以间接来估计热影响区的强度, 塑性和裂纹倾向影响硬度的因素。
在焊接条件下,近缝区由于强烈过热使晶 粒发生严重长大,影响焊接接头塑性,韧性, 韧性产生热裂纹,冷裂纹.
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二.连续冷却时的金属组织转变特点
研究焊热影响区的熔全线附近的情况 ,这一区域是焊接接头的薄弱地带。
以45钢、40Cr为例,比较焊接条件 下和热处理条件下,在相同的冷却 速度下组织转变的差异.
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二、焊接热循环参数的数值模拟
（一）峰值温度Tm的计算 （二）相变温度以上停留时间tH的计算 （三）瞬时冷却速度Wc的计算 （四）冷却时间的计算
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三.多层焊热循环的特点
在实际焊接中,厚板多采用多层焊接,因 此,有必要了解多层焊热循环作用特点。
在单层焊时,因为受到焊缝截面积的限 制,不能在更大的范围内调整功率和焊速, 所以焊接热循环的调整也受到限制。
焊接结构钢根据热处理特性不同分为两类: 淬火钢,不易淬火钢,分别讲述淬火钢和不 易淬火钢的组织分布.
1.不易淬火钢:如低碳钢,某些不易淬硬的
低合金钢,如16Mn.15MoV.15MnTi等
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热影1).熔响合区区的（组产生织裂分纹布）
2).过热区 （真空电子束、激光焊该区小） 3).相变重结晶区（正火区1100-Ac3，细小的珠
母材
过热 区
16Mn钢焊接热 影响区
不完全重结晶区
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2.易淬火钢30CrMnSi 18MnMoNb 45
此类钢热影响区的组织分布与母材焊前热处理有 关焊前热处理.退火,正火,调质(淬火+高回火) 1).完全淬火区 (Ac3以上) 2).不完全淬火区 （Ac1-Ac3，马氏体-铁素体的组 织） 3).对于调质处理的钢(母材焊前处于调质状态) （低于Ac1）回火区以下,发生不同程度的回火处 理─回火区.组织性能变化取决于焊前调质状态 的温度.例如，焊前调质时的回火温度为T1，低 于此温度的部位不发生变化，而高于此温度的 部位，组织性能将发生变化，出现软化现象。
多层焊比单层焊具有更优越的地方,它是 由许多单层热循环联合在一起的综合作用, 同时相临焊层之间彼此具有热处理性质.从 提高焊接质量而言,多层焊往往易达到要求
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多层焊主要考虑焊道层数和层间温度。 层间温度：多层焊时，开始焊接后--焊层 时前--层焊道所具有的最低温度即为层间 温度。
对后一焊道面言，前一焊道具有预 热作用，层间温度相当开预热温度；对前 一焊道来说，后一焊道相当开预热温度； 对前一焊道来说，后一焊道应该起后热作 用，产生一定热处理效果。
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影响CCT图的因素有
(一)母材化学成分 (二)冷却速度（相变温度；碳化物降低
奥氏体的稳定） (三)峰值温度 （使过冷奥氏体稳定性加
大；晶粒粗化） (四)晶粒粗化（不利于奥氏体的转变） (五)应力应变 （切应力促进马氏体转变）
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本节结束
焊接热影响区的组织和性能
一.焊接热影响区的组织分布
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三.连续冷却组织转变图的应用
T图的建立:采用焊热热模拟试验装置来 建立某种钢的CCT图.
2.意义:在大量钢种出现之前,可预先估计热 影响区的组织性能,或作为制定工艺,焊接线 能量的依据.
T图的应用: 通过CCT图可得到在不同的 冷却速度下的组织,即估计组织. t8-5时间
光体和铁素体，塑韧性好） 4).不完全重结晶区 （Ac1-Ac3之间,部分重结晶，
部分未能融入奥氏体的铁素体，成为粗大的 铁素体。晶粒大小不一，组织不均匀） 对于低碳钢,一些淬硬倾向不大的钢 (16Mn.15MnTi等)除过热区外其它各区组织 基本相同. 低碳钢过热区主要是魏氏组织W
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焊缝金属
熔合区
15Leabharlann 一、快速加热的金属组织转变特点
１.加热速度对相变点的影响
焊接时的加热速度很快,各种金属的 相变温度发生了很大的变化。 焊接时,由于采用的焊接方法不同,规 范不同,加热速度可在很大的范围内 变化。
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２.加热速度对Ａ均质化影响
加热速度不但对相变点有影响,对Ａ均质 化也有影响.
３.近缝区的晶粒长大
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本节结束
二、多层焊接热循环
1.长段多层焊接热循环 长段焊道差不多在1m以上，这样焊完第一层再 焊第二层时，第一层焊缝基本上冷却到100200℃以下
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2.短段多层焊接热循环（50-400mm）
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§4-2 焊接热循环条件下的金属 组织转变特点
特点：1.加热温度高
热处理加热温度以上100～200℃ 2.加热速度快: 3.高温停留时间短 4.自然冷却 5.局部加热
第四章 焊接热影响区组织
和性能
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第四章 焊接热影响区组织和性能
第一节 焊接热循环 第二节 焊接热循环条件下的金属
组织转变特点 第三节 热影响区组织和性能 第四节 焊接热力模拟试验方法的特点
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重点内容:
1)焊接热循环的主要参数、意义 2)快速加热,连续冷却的金属组织转变特点 3)CCT图的应用 4)热影响区的划分方法 5)不易淬硬钢及淬硬钢的焊接热影响区分
200℃
2.加热速度快: 是热处理加热速度的几十
倍甚至几百倍
3.高温停留时间短:手工焊以上停留时间
最大20秒,埋弧自动焊时30-100秒。
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4.自然冷却 : 热处理可根据要求控制
冷却速度或在冷却过程中不同阶段进行 保温,焊接时,自然条件下冷却,冷却速度 快。
5.局部加热: 热处理时,工件是在炉中
整体加热,焊接时,局部集中加热,随热源 的移动,局部加热地区的范围也移动.由于 局部加热产生复杂应力,组织转变是在复 杂应力不完成。