焊接热循环条件下
加热时组织转变特点
影响冷却时的组织转变
焊接热循环条件下
冷却时的组织转变特点
组织转变向低温推移 马氏体转变临界冷速发生变化
焊接条件下
连续组织转变与CCT图
CCT图是连续冷却转变曲线的简称，可以比 较方便的预测焊接热影响区的组织和性能。
CCT图绘制时，将奥氏体化试件以各种冷却 速度连续冷却到室温、测定冷却过程中过冷 奥氏体转变的开始点(温度和时间)与终了点。 把测到的数据描绘在温度—时间坐标平面上， 最后将分别连结各个开始点与终了点．就得 到CCT图。
母材被加热到AC1－
AC3之间。在快速加
热条件下铁素体很少
熔入奥氏体，而珠光
体、贝氏体等转变成
奥氏体，在随后的冷
却时奥氏体转变成马
氏体
铁素体+马氏体+粒状贝氏体+少量碳化物
热影响区组织（淬硬性较大钢）
当母材焊前为调质状态，且焊接热循环的最 高温度超过焊前调质时的回火温度时，还存 在回火区。
铁素体-碳化物
影响热影响区组织和性能的因素
焊接方法和工艺参数
❖热源种类 ❖焊接工艺参数
影响热影响区组织转变的因素
加热时，因扩散不充分使原有的珠光体转变为共析 成分(C＝0．77％)的奥氏体，而铁素体可能未溶解。 冷却时高碳的奥氏体将转变为高碳马氏体，最后得 到马氏体十铁素体的特殊组织。
焊接热影响区的性能
焊接条件下连续组织转变与CCT图
焊接条件下CCT图的建立
焊接CCT图具体测定方法有热模拟法和实测法。 ➢ 热模拟法是将一定尺寸的试件快速加热到焊接热循 环的最高加热温度，然后以不同冷速冷却，记录冷 却曲线及相变开始和终了点，并描绘在温度—时间 坐标平面上。用模拟绘制的热影响区CCT图，叫模 拟HAZ连续冷却组织转变图(SHCCT图)。 ➢ 实测法是在实际接头上进行测量后绘制而成。
影响热影响区组织转变的因素 化学成分的影响
低碳钢和低合金钢热影响区组织与（淬硬倾 向较大的）中碳钢和调质型的低合金钢热影 响区组织有较大不同。
高合金钢、铸铁和有色金属等材料，热影响 区的组织更为复杂。
影响热影响区组织转变的因素 焊前母材供货状态
❖冷作硬化状态 ❖热处理强化状态 ❖退火状态
(淬火+回火温度)对硬度的影响
835
890
980
Ac3-Ac1
80
50
60
65
60
Ac1
710
800
860
930
1000
18Cr2WV
Ac3
810860Fra bibliotek930
1020
1120
Ac3-Ac1
100
60
70
90
120
焊接热循环条件下
加热时组织转变特点
奥氏体均质化程度低 焊接快速加热不利于元素扩散，使得已形成 的奥氏体来不及均匀化。加热速度越高，高 温停留的时间越短，不均匀的程度就越严重。
❖组织：相当于低碳钢正 火处理后的组织。
❖性能：较好的综合性能
热影响区组织 （低碳钢）
热影响区组织（低碳钢）
❖ 不完全重结晶区（不 完全正火区）
❖温度：700-850 ℃ ❖现象：加热温度Ac1到
Ac3之间，只有部分金 属发生重结晶相变 ❖组织：原始的铁素体 晶粒（粗大）和细晶 粒的混合区 ❖性能：性能较差
热影响区组织（淬硬性较大钢）
完全淬火 区
不完全淬 火区
回火区。
不同类型钢材焊接热影响区的组织分布
热影响区组织（淬硬性较大钢）
完全淬火区 温度处于AC3以上区域，焊后得到淬火组织( 它包括不易淬火钢的过热区和正火区两部分)
粗大马氏体
细小马氏体+少量粒状贝氏体
热影响区组织（淬硬性较大钢）
不完全淬火区
CCT图的应用
焊接热影响区的组织特征
焊接热影响区上距焊缝远近不同的部位 组织不同
不同的钢材，焊接热影响区的组织也不 同
焊接热影响区的组成
低碳钢
过热区 相变重结晶区 不完全重结晶 区 再结晶区
低碳钢的焊接热影响区特点
❖ 过热区
❖温度：1100-1490 ℃
❖现象：加热温度高，在 固相线附近，一些难熔 质点如碳化物和氮化物 等溶入奥氏体，奥氏体 晶粒粗大。
加热时组织的转变特点 组织转变向高温推移：随着加热速度提高， Ac1与Ac3均上升。
钢材牌号
相变温度/℃
平衡状态
加热速度ωH /(℃/s)
6~8
40~50
250~300
1400~1700
Ac1
730
770
775
790
840
45钢
Ac3
770
820
835
860
950
Ac3-Ac1
40
50
60
70
110
焊接热影响区组织转变及性能
热影响区的定义： 焊接过程中，母 材因受焊接热循 环影响(但未熔化) 而发生组织和力 学性能变化的区 域叫热影响区。
热影响区的形成与组织、性能特点
❖ 焊接过程中，在形成 焊缝的同时，附近母 材也经受了一次特殊 热处理。
❖ 热过程不同，热影响 区形成的组织和性能 也不同。
热影响区的焊接热循环特点
Ac1
740
735
750
770
840
40Cr
Ac3
780
775
800
850
940
Ac3-Ac1
40
40
50
80
100
Ac1
735
750
770
785
830
23Mn
Ac3
830
810
850
890
940
Ac3-Ac1
95
60
80
105
110
Ac1
740
740
775
825
920
30CrMnSi
Ac3
820
790
热影响区组织（低碳钢）
❖ 再结晶区
❖温度：500 ℃ -700 ℃ ❖现象：加热温度500 ℃
到Ac1之间，金属的内部 结构不发生变化，只有 晶粒外形的变化
❖组织：等轴铁素体晶粒
❖性能：强度、硬度低于 母材，塑性和韧性提高。 再结晶区为接头的软化 区。
热影响区组织（低碳钢）
Q235A钢焊接热影响区的组织特点
不同位置的最高加热温度不同 加热温度高
热处理：AC3以上100-200℃，如45号钢AC3：770 ℃； 焊接近缝区：接近熔点，钢的熔点1350 ℃左右。 加热速度快 比热处理快几十倍甚至上百倍。
高温停留时间短 手工电弧焊：4-20S；
埋弧焊：20-40S。
自然条件下连续冷却
焊接热循环条件下
❖组织：粗大的奥氏体在 冷却过程中易形成过热 组织—魏氏组织
❖性能：韧性很低
❖措施：严重时采用焊后 正火处理（如电渣焊）
焊接热影响区组织 （低碳钢）
❖ 重结晶区（正火区）
❖温度：850-1100 ℃ （Ac3以上）
❖现象：加热时发生重结 晶相变（P+F转变成A， 冷却时A 转变成P+F） 使晶粒得到显著细化。