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二、实验装置及实验材料
Q235和X80焊接接头试样 粗细金相砂纸 平板玻璃 抛光机 吹风机 4%硝酸酒精溶液、酒精 脱脂棉 10倍放大镜 金相显微镜 金相图谱 各1块 1套 1块 1台 1个 若干 若干 一支 1台 1套
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三、实验原理
3.3熔化焊焊接接头特点
焊接过程中，焊接接头各部分经受了不同的热循环，因 而所得组织各异。组织的不同，导致机械性能的变化。
焊接热循环的特点： 局部加热。 熔池温度高。 移动速度快。 高温停留时间短。 自然冷却。
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材料热处理的特点： 整个热处理过程均在可 控制范围内，按人的意 志实现转变。
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三、实验原理
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低碳钢焊接接头宏观照片
三、实验原理
焊缝 熔合区 粗晶区
魏氏组织 正火区
部分相交区
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低碳钢焊接接头组织
三、实验原理
焊缝
熔合区
粗晶区
正火区
母材
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管线钢焊接接头组织
三、实验原理
3.4焊接接头的金相分析方法
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六、思考题
低碳钢焊接接头热影响区的粗晶区中能否出现马氏体 组织？ 低碳钢焊接接头在什么条件下会出现魏氏体组织？ 焊缝组织是否有可能全部是等轴晶？为什么? 不易淬火钢的焊接热影响区组织，与焊前母材的状态 有什么关系?
Company三、实验原理
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均匀形核
三、实验原理
2）非自发形核：依靠液体中存在的固体杂质或容器壁 形核，则称为非自发形核，又称非均匀形核。
非均匀形核示意图
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三、实验原理
焊接时存在两种非自发晶核质点： 一种是合金元素，V,Ti，Nb等与C、N形成微小固相质点， 从而形成晶核，并细化晶粒； 另一种是现成表面，焊接熔池边界，正是固液相的相界 面，熔池边界半熔化的母材晶粒表面为新相晶核的“基 底”。这种称为交互结晶或连生结晶。
三、实验原理
3.1熔化焊焊接接头
熔化焊是焊接成型中应用最广泛的一种焊接方法。 焊接接头由焊缝金属和焊接热影响区金属组成。
熔化焊焊接接头实物
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三、实验原理
3.2焊缝金属的结晶（一次结晶）
分为两种：自发形核与非自发形核 （1）自发形核（均匀形核） 以过冷液态金属中存在的“相起伏”为基础的形核。
不同材料焊接接头组织的 金相观察与分析
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一、实验目的
对焊接接头进行金相组织分析，已成为焊接生产与科研 中用以评判焊接接头质量优劣，寻找焊接结构失效原因 的一种重要方法。 实验目的： 初步掌握焊接接头金相试样的制备方法。 观察焊接接头的宏观组织及焊接缺陷。 观察低碳钢Q235及管线钢焊接接头各区域的典型结晶形 态及其分布特点。 掌握焊接接头各区域的组织变化。
焊接接头的金相分析包括宏观和显微分析两个方面。
宏观分析 用肉眼、放大镜、或低倍显微镜（＜100×） 观察与分析焊缝成形、焊缝金属结晶方向和宏 观缺陷等。 显微分析 借助于光学显微镜或电子显微镜（＞100×） 进行观察、分析焊缝的结晶形态、焊接热影响 区的组织、分布特点以及微观缺陷等。
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三、实验原理
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三、实验原理
低碳钢根据焊接热影响区内各区段在焊接过程中所达 到的最高温度范围不同，按距焊缝由近及远依次分为：
熔合区（固相线-液相 线，母材与焊缝交界的 部位 ） 过热区（1100℃-固相 线 ，低碳钢过热区晶 粒粗大，主要是魏氏组 织W ） 完全正火区（AC31100℃，即正火区 ， 晶粒细小均匀，综合力 学性能最好的区域。） 不完全正火区（AC1AC3，部分相变区）
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三、实验原理
晶粒长大： 晶核的长大方式有两种，即均匀长大和树枝状长大。 当晶体最易长大方向与散热最快方向一致时，晶体便优 先得到成长，有的晶体由于取向不利于成长，晶粒的成 长会被遏止，这就是选择长大。选择长大过程中形成焊 缝中的柱状晶。
均匀长大
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树枝状长大
四、实验内容及步骤
4.1实验内容
自制Q235钢与管线钢焊接接头试样。
对实验室制备好的Q235与管线钢试样进行金相组织观 察、分析和比对。
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四、实验内容及步骤
4.2实验步骤
制样：将已焊好的试件(以结422焊条在150×80×3mm的 试件上堆焊)，切成25×25mm的试片，然后把试片四周 用砂轮打去毛刺，并把四个角打磨成圆角。 抛磨：用金相砂纸打磨试片。必须注意，研磨试片的砂 纸要由粗到细、依次制作，不要使粗砂粒带到细的砂纸 上。试片研磨完后，用清水冲洗，进行机械抛光，抛光 后再用清水冲洗试片。 腐蚀：将抛光好的试片，用4％的硝酸酒精溶液腐蚀， 大约经过5~10s左右，立即用清水冲洗，然后用无水乙 醇轻轻擦去水分，并用吹风机吹干。 观察与分析：把已制备好的试片在显微镜下进行观察与 分析。分清焊接接头各区域后，仔细辨认各区域组织的 特征，在显微镜下，测定焊接热影响区各区域的组织。 绘制各区域组织示意图。
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五、实验报告要求
5.1实验数据整理
绘制焊接接头的宏观图形。包括焊缝形状、鳞片、枝 状晶及其成长方向，并简单说明相互关系。 绘制自已制作的焊接接头焊缝、热影响区各区域的显 微组织示意图，注明试样制作条件、放大倍数等。
5.2实验结果分析
说明各区域组织的生成机理及其对焊接接头性能的影 响。 解释同一焊缝中存在不同结晶形态的原因。从理论上 分析实验中观察到的结果，分别说明各焊缝组织从熔 合区到焊缝中心变化的趋势。
三、实验原理
金 属 的 树 枝 晶 金 属 的 树 枝 晶
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金 属 的 树 枝 晶
冰 的 树 枝 晶
三、实验原理
晶核形成后便向各方向生长，同时又有新的晶核产生。晶核
不断形成，不断长大，直到液体完全消失。每个晶核最终长
成一个晶粒，两晶粒接触后形成晶界。
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