第四章 焊接接头的组织与性能

1、编辑课件1编辑课件23 3焊接方法的分类焊接方法的分类 (按焊接过程特点按焊接过程特点) 压压 力力 焊焊摩擦焊摩擦焊超声波焊超声波焊爆炸焊爆炸焊扩散焊扩散焊高频焊高频焊钎钎 焊焊软钎焊软钎焊硬钎焊硬钎焊熔熔化化焊焊电弧焊电弧焊电渣焊电渣焊等离子弧焊等离子弧焊电子束焊电子束焊激光焊激光焊手弧焊手弧焊气体保护焊气体保护焊埋弧焊埋弧焊电阻焊电阻焊编辑课件33.1 3.1 熔化焊熔化焊: :熔焊是指焊接过程中将工件接头加热至熔化状态，不加压熔焊是指焊接过程中将工件接头加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。是最基本的焊接方法，在焊接生产中占力完成焊接的方法。是最基本的焊接方法，在焊接生产中占主导地位

2、，常见的熔焊方法有气焊、电弧焊、电渣焊等。主导地位，常见的熔焊方法有气焊、电弧焊、电渣焊等。3.2 3.2 压力焊：压力焊：压焊是指焊接过程中对工件施加压力（加热或不加热）完压焊是指焊接过程中对工件施加压力（加热或不加热）完成焊接的方法。压焊只适用于塑性较好的金属材料的焊接，成焊接的方法。压焊只适用于塑性较好的金属材料的焊接，常见的压焊方法有电阻焊、摩擦焊等。常见的压焊方法有电阻焊、摩擦焊等。3.3 3.3 钎焊钎焊钎焊是将比母材（被焊接的材料的总称）熔点低的填充金属钎焊是将比母材（被焊接的材料的总称）熔点低的填充金属（钎料）熔化之后填充工件接头间隙，并与固态母材相互扩散（钎料）熔化之后填充工

3、件接头间隙，并与固态母材相互扩散实现连接的焊接方法，常见的钎焊方法有软钎焊和硬钎焊。实现连接的焊接方法，常见的钎焊方法有软钎焊和硬钎焊。3 3焊接方法的分类焊接方法的分类 (按焊接过程特点按焊接过程特点) 编辑课件41.1.定义：利用焊接热源将被焊金属的连接处局部定义：利用焊接热源将被焊金属的连接处局部加热加热到到熔化熔化状态，通过状态，通过冷却结晶冷却结晶过程把被焊金属连接起来。过程把被焊金属连接起来。2.2.冶金特点：冶金特点：1 1）焊接热源和熔池温度高）焊接热源和熔池温度高, ,使金属元素蒸发、烧损严重，使金属元素蒸发、烧损严重，同时气体分解为原子状态，物理化学反应剧烈；同时气体分解为

4、原子状态，物理化学反应剧烈；空气中的氧、氮空气中的氧、氮; ;空气中的水汽；空气中的水汽；工件表面的锈、油和水工件表面的锈、油和水焊缝中气体含量增多，焊缝中气体含量增多，产生气孔等缺陷，降低产生气孔等缺陷，降低焊缝的性能。焊缝的性能。2 2）熔池体积小，冷却速度快，导致化学成分不均匀）熔池体积小，冷却速度快，导致化学成分不均匀, ,易形成气孔、夹渣等缺陷，甚至产生裂纹。易形成气孔、夹渣等缺陷，甚至产生裂纹。 编辑课件5u为保证焊缝的质量，焊接过程中通常采取以下措施：为保证焊缝的质量，焊接过程中通常采取以下措施： v清除已进入熔池的有害元素，增加合金元素。清除已进入熔池的有害元素，增加合金元素。

5、对焊接熔池进行冶金处理。对焊接熔池进行冶金处理。 如：通过焊条药皮加合金元素，进行脱氧、去氢、去如：通过焊条药皮加合金元素，进行脱氧、去氢、去硫、渗合金等，调整焊缝的化学成分。硫、渗合金等，调整焊缝的化学成分。v减少有害元素进入熔池减少有害元素进入熔池在焊接过程中对熔化金属进行保护，使之与空气隔开。在焊接过程中对熔化金属进行保护，使之与空气隔开。如：采用焊条药皮、埋弧焊焊剂、气体保护焊的保护如：采用焊条药皮、埋弧焊焊剂、气体保护焊的保护 气体等使熔池同空气隔绝；气体等使熔池同空气隔绝； 焊接前清理坡口处的锈、油、水；烘干焊条等。焊接前清理坡口处的锈、油、水；烘干焊条等。 编辑课件61 1、焊接

6、工件上温度的变化与分布、焊接工件上温度的变化与分布1)1)距焊缝中心不同，受热最高温度不同。距焊缝中心不同，受热最高温度不同。2)2)各点到达最高温度的时间不同各点到达最高温度的时间不同。3)3)各点均经过冷各点均经过冷-热热冷，相当于受冷，相当于受到一次不同规范的到一次不同规范的热处理。因此，必热处理。因此，必然有相应的组织和然有相应的组织和性能的变化。性能的变化。焊接热循环焊接热循环编辑课件7低碳钢焊接接头组织变化示意图低碳钢焊接接头组织变化示意图 2 2、焊接接头包括焊缝、熔合区和焊接热影响区。、焊接接头包括焊缝、熔合区和焊接热影响区。编辑课件8以低碳钢为例以低碳钢为例1 1、焊缝的结晶

7、、焊缝的结晶侧壁伸向侧壁伸向中心，各个方向冷速不同，中心，各个方向冷速不同，形成柱状的铸态组织，由形成柱状的铸态组织，由F F + P+ P（少量）（少量）组成。组成。2 2、焊接时，熔池金属受到电弧吹力，干扰柱状晶、焊接时，熔池金属受到电弧吹力，干扰柱状晶连续成长，柱状晶呈倾斜状且有所细化，加之掺合连续成长，柱状晶呈倾斜状且有所细化，加之掺合金作用，焊缝金属中金作用，焊缝金属中SiSi、Mn Mn 均均 母材。母材。焊缝金属成分、强度不低于母材焊缝金属成分、强度不低于母材, ,但易产生裂纹。但易产生裂纹。编辑课件9 焊接热影响区：焊缝两侧因焊接热作用而发生组焊接热影响区：焊缝两侧因焊接热作用

8、而发生组 织和性能变化的区域，称为焊接织和性能变化的区域，称为焊接 热影响区。亦称热影响区。亦称“近缝区近缝区”。受到不同规范的热处理熔合区过热区正火区部分相变区热影响区组织性能最差比淬火组织脆性还大正火处理晶粒细化晶粒大小不均匀 熔合区：焊接加热时，该区的温度处于固相线熔合区：焊接加热时，该区的温度处于固相线 和液相线之间，金属处于半熔化状态。和液相线之间，金属处于半熔化状态。编辑课件10v组织：未熔化但因过热组织：未熔化但因过热 而长大的粗晶组而长大的粗晶组 织和（部分新结织和（部分新结 晶的）铸态组织。晶的）铸态组织。熔合区熔合区v又称半熔化区，是焊又称半熔化区，是焊 缝与母材的交界区。

9、缝与母材的交界区。v特点：该区很窄，组织不均匀，强度下降，塑性很特点：该区很窄，组织不均匀，强度下降，塑性很 差，是产生裂纹及局部脆断的发源地。差，是产生裂纹及局部脆断的发源地。v加热温度：加热温度：1490149015301530编辑课件11焊接热影响区：过热区焊接热影响区：过热区v特点：宽度为特点：宽度为1 13mm3mm，塑性和韧性下降。，塑性和韧性下降。 焊接刚度大的结构时，该区易产生裂纹。焊接刚度大的结构时，该区易产生裂纹。v紧靠熔合区；紧靠熔合区；v加热温度：加热温度： 1100110014901490（11001100固相线）固相线）v组织：组织： 粗大的过热组织。粗大的过热组织

10、。编辑课件12v特点：宽度约特点：宽度约1.21.24.0mm4.0mm，力学性能优于母材。，力学性能优于母材。v正火区：紧靠着过热区；正火区：紧靠着过热区；焊接热影响区：正火区焊接热影响区：正火区v加热温度：加热温度：85085011001100（AC1AC1至至AC3AC3以上以上100-200100-200）v组织：加热时金属发生重结组织：加热时金属发生重结 晶，冷却后得到均匀晶，冷却后得到均匀 细小的铁素体和珠光细小的铁素体和珠光 体组织（近似于正火体组织（近似于正火 组织组织) )。编辑课件13v加热温度：加热温度：AC1AC1AC3AC3之间之间v特点：部分组织发生相变，晶粒不均匀

11、，力学性能特点：部分组织发生相变，晶粒不均匀，力学性能 比正火区稍差。比正火区稍差。v组织：组织：F+PF+P（F F粗、细不均）粗、细不均）发生相变的发生相变的F，变细小；，变细小；未相变的未相变的F，不变，不变焊接热影响区：部分相变区焊接热影响区：部分相变区编辑课件14编辑课件15|焊接热影响区的大小和组织、性能变化的程度，焊接热影响区的大小和组织、性能变化的程度，取决于取决于焊接方法、焊接参数、接头形式以及焊后冷却速度等。焊接方法、焊接参数、接头形式以及焊后冷却速度等。|同一种焊接方法采用不同焊接参数时，热影响区的大小同一种焊接方法采用不同焊接参数时，热影响区的大小也是不相同的。采用小电流快速焊可减小热影响区。也是不相同的。采用小电流快速焊可减小热影响区。表：不同焊接方法焊接低碳钢热影响区的平均尺寸表：不同焊接方法焊接低碳钢热影响区的平均尺寸编辑课件16（1） 合理的选用焊接方法和焊接规范来减少热影响合理的选用焊接方法和焊接规范来减少热影响 区的影响区的影响;焊接方法：优先采用手工电弧焊、气保焊、埋弧