熔焊原理-焊缝固态相变课件

3.2焊缝固态相变熔焊原理3.2焊缝固态相变熔焊原理3.2焊缝固态相变低碳钢焊缝的固态相变组织1低碳钢焊缝组织：F＋少量P，过热时产生W。3.2焊缝固态相变低碳钢焊缝的固态相变组织1低碳钢焊缝组织2熔焊原理-焊缝固态相变课件33.2焊缝固态相变低碳钢焊缝的固态相变组织1低碳钢焊缝组织：F＋少量P，过热时产生W。改善组织条件：多层焊：使焊缝获得细小的F和少量P，使柱状晶组织破坏。焊后热处理：加热至A3+20~30oC，消失柱状晶。冷却速度：冷却速度↑，P↑，组织细化，硬度↑3.2焊缝固态相变低碳钢焊缝的固态相变组织1低碳钢焊缝组织4熔焊原理-焊缝固态相变课件53.2焊缝固态相变低合金钢焊缝的固态相变组织2随匹配焊接材料化学成分和冷却条件而变化以F为主，P、B、M占次要地位根据低合金钢焊缝化学成分和冷却条件的不同，可能发生四种固态相变：铁素体转变珠光体转变贝氏体转变马氏体转变3.2焊缝固态相变低合金钢焊缝的固态相变组织2随匹配焊接63.2焊缝固态相变（1）铁素体转变低碳钢焊缝中铁素体的四种类型：（1）粒界铁素体(GBF)（先共析铁素体PF）形成温度：770~680oC组织特征：焊缝冷却时，沿原奥氏体晶界首先析出的铁素体，一般沿晶界呈长条状分布，有时呈多边形。**在高温区发生γ→α，相变时优先形成，因晶界能量较高而易于形成新相核心。PF的位错密度较低。3.2焊缝固态相变（1）铁素体转变低碳钢焊缝中铁素体的四种73.2焊缝固态相变粒界条状铁素体块状铁素体3.2焊缝固态相变粒界条状铁素体83.2焊缝固态相变（2）侧板条铁素体(FSP)形成温度：700~550oC组织特征：由晶界向晶内扩展的板条状或锯齿状铁素体，实质是魏氏组织。长宽比很大，在20:1以上。**当PF和FSP长大时，其γ/α界面上γ一侧的碳浓度增加，极为接近共析成分，故γ易分解为P而出现于FSP的间隙之中。FSP晶内位错密度大致和PF相当或稍高一些。3.2焊缝固态相变（2）侧板条铁素体(FSP)形成温度：793.2焊缝固态相变低高倍下的侧板条铁素体3.2焊缝固态相变低高倍下的侧板条铁素体103.2焊缝固态相变（3）针状铁素体(AF)形成温度：~500oC组织特征：在原奥氏体晶内的有方向性的细小铁素体。宽约2μm左右，长宽比多在3:1~10:1的范围。AF可能是以氧化物或氮化物(如TiO或TiN)为基点，呈放射状生长。AF晶内位错密度较高，为PF的2倍左右。位错之间也互相缠结，分布也不均匀，但又不同于经受剧烈塑性形变后出现的位错形态。3.2焊缝固态相变（3）针状铁素体(AF)113.2焊缝固态相变（4）细晶铁素体(FGF)（贝氏体铁素体）形成温度：一般<500℃组织特征：在奥氏体晶内形成，一般都有细化晶粒的元素存在，板条间为小倾角，板条内的位错密度很高。3.2焊缝固态相变（4）细晶铁素体(FGF)（贝氏体铁素体123.2焊缝固态相变AFFGF3.2焊缝固态相变AF133.2焊缝固态相变（2）珠光体转变热处理平衡状态

P转变温度：Ar1~550℃

特征：C、Fe原子扩散比较容易,

P转变为扩散型相变。焊接状态

非平衡转变，得到P量少，P转变量小。若存在B、Ti等细化晶粒的合金元素，P转变全部被抑制。3.2焊缝固态相变（2）珠光体转变热处理平衡状态143.2焊缝固态相变珠光体P

Ac1~670ºC0.15~0.4520~250HV索氏体S

670~600ºC

0.08~0.15~300HV屈氏体T

600~500ºC

0.03~0.08~410HV组织形态形成温度大致片间距/μm硬度3.2焊缝固态相变珠光体PAc1~670ºC153.2焊缝固态相变（3）贝氏体转变B转变温度：550℃

~Ms特征：合金元素不能扩散，只有C能扩散，转变机理复杂。上贝氏体下贝氏体粒状贝氏体条状贝氏体3.2焊缝固态相变（3）贝氏体转变B转变温度：550℃~163.2焊缝固态相变上贝氏体，Bu下贝氏体，BL

粒状贝氏体，Bg

羽毛状，碳化物在F板条之间析出，在A晶界形核形成温度：550~450℃之间力学性能：较差针状，碳化物在F板条内部析出形成温度：450℃~Ms之间力学性能：较好粒状，在块状F上分布有富碳A或M-A组元的组织，可在A晶界和晶内析出形成温度：在Bu形成温度区间的上部力学性能：取决于F上分布的岛状物的组成、形态和颗粒大小3.2焊缝固态相变上贝氏体，Bu下贝氏体，BL粒状贝173.2焊缝固态相变（4）马氏体转变温度：Ms温度以下条件：焊缝金属含碳量偏高或合金元素较多，冷却速度快焊缝金属含碳量低特征：A晶粒内形成细条状M板条，条间有一定的夹角位错量多→位错型M，含碳量低→低碳M强度好，韧性高焊缝金属含碳量较高，C≥0.4%特征：M片不相互平行，初始形成的M片较粗大，往往贯穿整个A晶粒。片状M内存在孪晶带→孪晶M，含碳量高→高碳M

硬度高、脆。板条M片状M3.2焊缝固态相变（4）马氏体转变温度：Ms温度以下焊18熔焊原理-焊缝固态相变课件19熔焊原理-焊缝固态相变课件20熔焊原理-焊缝固态相变课件21熔焊原理-焊缝固态相变课件223.2焊缝固态相变熔焊原理3.2焊缝固态相变熔焊原理3.2焊缝固态相变低碳钢焊缝的固态相变组织1低碳钢焊缝组织：F＋少量P，过热时产生W。3.2焊缝固态相变低碳钢焊缝的固态相变组织1低碳钢焊缝组织24熔焊原理-焊缝固态相变课件253.2焊缝固态相变低碳钢焊缝的固态相变组织1低碳钢焊缝组织：F＋少量P，过热时产生W。改善组织条件：多层焊：使焊缝获得细小的F和少量P，使柱状晶组织破坏。焊后热处理：加热至A3+20~30oC，消失柱状晶。冷却速度：冷却速度↑，P↑，组织细化，硬度↑3.2焊缝固态相变低碳钢焊缝的固态相变组织1低碳钢焊缝组织26熔焊原理-焊缝固态相变课件273.2焊缝固态相变低合金钢焊缝的固态相变组织2随匹配焊接材料化学成分和冷却条件而变化以F为主，P、B、M占次要地位根据低合金钢焊缝化学成分和冷却条件的不同，可能发生四种固态相变：铁素体转变珠光体转变贝氏体转变马氏体转变3.2焊缝固态相变低合金钢焊缝的固态相变组织2随匹配焊接283.2焊缝固态相变（1）铁素体转变低碳钢焊缝中铁素体的四种类型：（1）粒界铁素体(GBF)（先共析铁素体PF）形成温度：770~680oC组织特征：焊缝冷却时，沿原奥氏体晶界首先析出的铁素体，一般沿晶界呈长条状分布，有时呈多边形。**在高温区发生γ→α，相变时优先形成，因晶界能量较高而易于形成新相核心。PF的位错密度较低。3.2焊缝固态相变（1）铁素体转变低碳钢焊缝中铁素体的四种293.2焊缝固态相变粒界条状铁素体块状铁素体3.2焊缝固态相变粒界条状铁素体303.2焊缝固态相变（2）侧板条铁素体(FSP)形成温度：700~550oC组织特征：由晶界向晶内扩展的板条状或锯齿状铁素体，实质是魏氏组织。长宽比很大，在20:1以上。**当PF和FSP长大时，其γ/α界面上γ一侧的碳浓度增加，极为接近共析成分，故γ易分解为P而出现于FSP的间隙之中。FSP晶内位错密度大致和PF相当或稍高一些。3.2焊缝固态相变（2）侧板条铁素体(FSP)形成温度：7313.2焊缝固态相变低高倍下的侧板条铁素体3.2焊缝固态相变低高倍下的侧板条铁素体323.2焊缝固态相变（3）针状铁素体(AF)形成温度：~500oC组织特征：在原奥氏体晶内的有方向性的细小铁素体。宽约2μm左右，长宽比多在3:1~10:1的范围。AF可能是以氧化物或氮化物(如TiO或TiN)为基点，呈放射状生长。AF晶内位错密度较高，为PF的2倍左右。位错之间也互相缠结，分布也不均匀，但又不同于经受剧烈塑性形变后出现的位错形态。3.2焊缝固态相变（3）针状铁素体(AF)333.2焊缝固态相变（4）细晶铁素体(FGF)（贝氏体铁素体）形成温度：一般<500℃组织特征：在奥氏体晶内形成，一般都有细化晶粒的元素存在，板条间为小倾角，板条内的位错密度很高。3.2焊缝固态相变（4）细晶铁素体(FGF)（贝氏体铁素体343.2焊缝固态相变AFFGF3.2焊缝固态相变AF353.2焊缝固态相变（2）珠光体转变热处理平衡状态

P转变温度：Ar1~550℃

特征：C、Fe原子扩散比较容易,

P转变为扩散型相变。焊接状态

非平衡转变，得到P量少，P转变量小。若存在B、Ti等细化晶粒的合金元素，P转变全部被抑制。3.2焊缝固态相变（2）珠光体转变热处理平衡状态363.2焊缝固态相变珠光体P

Ac1~670ºC0.15~0.4520~250HV索氏体S

670~600ºC

0.08~0.15~300HV屈氏体T

600~500ºC

0.03~0.08~410HV组织形态形成温度大致片间距/μm硬度3.2焊缝固态相变珠光体PAc1~670ºC373.2焊缝固态相变（3）贝氏体转变B转变温度：550℃

~Ms特征：合金元素不能扩散，只有C能扩散，转变机理复杂。上贝氏体下贝氏体粒状贝氏体条状贝氏体3.2焊缝固态相变（3）贝氏体转变B转变温度：550℃~383.2焊缝固态相变上贝氏体，Bu下贝氏体，BL

粒状贝氏体，Bg

羽毛状，碳化物在F板条之间析出，在A晶界形核形成温度：550~450℃之间力学性能：较差针状，碳化物在F板条内部析出形成温度：450℃~Ms之间力学性能：较好粒状，在块状F上分布有富碳A或M-A组元的组织，可在A晶界和晶内析出形成温度：在Bu形成温度区间的上部力学性能：取决于F上分布的岛状物的组成、形态和颗粒大小3.2焊缝固态相变上贝氏体，Bu下贝氏体，BL粒状贝393.2焊缝固态相变（4）马氏体转变温度：Ms温度以下条件：焊缝金属含碳量偏高或合金元素较多，冷却速度快焊缝金属含碳量低特征：A晶粒内形成细条状M板条，条间有一定的夹角位错量多→位错型M，含碳量低→低碳M