材料成型理论基础课件 第七章 焊缝及其热影响区的组织和性能

1材料成形原理第二篇连接成形理论基础16学时周龙早电话-mail:lzzhou@2一、材料成形与制造二、材料成形的专业内涵三、本课程的教学目的与内容绪论3一、材料成形与制造业

原材料(锭料、轧材)凝固成形塑性成形焊接成形表面加工热处理切削加工装配

切削加工切削加工凝固成形塑性成形焊接成形机器毛坯零件4大型运输机5航空母舰6大型客机7服装高速列车8自动化生产装备9材料加工的主要方法加工冷加工热加工铸锻焊——凝固（液态）成形——连接成形热处理、表面加工、粉冶加工——塑性（高温、室温）成形——车、铣、刨、钳、磨10二、材料成形的专业内涵材料基本理论……加工对象机电控制理论……加工设备各类工艺知识……加工过程11［凝固成形］：熔炼金属，并将熔融金属浇注、压射或吸入铸型型腔中，凝固成为一定形状和性能的铸件。12［塑性成形］：利用金属能够产生塑性变形的能力，使金属在外力作用下，加工成一定形状的成形方法。13[焊接]：通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子间结合的一种加工方法。14《材料成形原理》课程教学目的与内容铸造焊接锻压过程中的金属学原理冶金原理物化原理热力学原理塑性力学原理学习三、本课程的教学目的与内容15第七章焊缝及其热影响区的组织和性能第八章成形过程的冶金反应原理第九章成形缺陷的产生机理及防止措施

第十章特种连接成形原理与方法（自学）教学内容16教材及主要参考书目教材吴树森.《材料成形原理》（第2版）.机械工业出版社，2008主要参考书1.张文钺.《焊接冶金学》（基本原理）.机械工业出版社，19952.周振峰.《焊接冶金学》（金属焊接性）.机械工业出版社，19953.SindoKou.WeldingMetallurgy(2nded.).JohnWiley&Sons,Inc.,Hoboken,NewJersey,20024.期刊：焊接学报、电焊机;WeldingJournal,ScienceandTechnologyofWeldingandJoining

17第七章焊缝及其热影响区的组织和性能第一节焊接及其冶金特点第二节焊缝金属的组织与性能第三节焊接热影响区的组织与性能18一、焊接二、熔焊焊接接头的形成及其冶金过程三、焊接温度场第一节焊接及其冶金特点19一、焊接（Welding/Joining）

定义：被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。

（一）焊接及其物理本质20从理论上讲，当两个被连接的固体材料表面接近到一定程度（0.3～0.5nm)，就可以在接触表面上进行扩散、再结晶等物理化学过程，形成金属键，达到连接的目的。为使金属表面紧密接触：

1.加压：破坏氧化膜，增加接触面积。(冷焊)2.加热：使结合处达到塑性或熔化状态，接触表面的氧化膜迅速破坏，降低变形阻力，促进扩散，结晶形成冶金结合。(熔焊)

3.同时加热加压。（电阻焊）21实现焊接的基本条件:外界提供相应的能量加热加压既加热又加压纯铁焊接时所需的温度及压力熔焊区电阻焊区Ⅰ高压焊接区Ⅳ不能焊接区22（二）、焊接方法的分类

（1）熔化焊

(fusionwelding)

将焊接接头局部加热至熔化状态，不加压力而完成焊接的方法。（2）压力焊

(pressurewelding)

必须对焊件施加压力而完成焊接的方法。（3）钎焊

(brazing,soldering)

采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。23螺栓焊手弧焊埋弧焊氩弧焊CO2焊电弧焊熔化极不熔化极钨极氩弧焊原子氢焊等离子弧焊气焊氧氢氧乙炔空气乙炔铝热焊电渣焊电子束焊激光束焊电阻点、缝焊电阻对焊冷压焊超声波焊锻焊爆炸焊扩散焊摩擦焊压力焊钎焊熔化焊基本焊接方法火焰钎焊感应钎焊炉钎焊盐浴钎焊电子束钎焊24熔焊与钎焊的组织区别25

焊接热源的种类、特点及示例电弧热：利用气体介质中的电弧放电过程所产生的热能作为热源（手工电弧焊、氩弧焊、埋弧焊等）化学热：利用可燃气体（液化气、乙炔）或铝、镁热剂与氧或氧化物发生强烈反应时所产生的热能作为热源（气焊、热剂焊）电阻热：利用电流通过导体及其界面时所产生的电阻热作为焊接热源（电阻焊和电渣焊）摩擦热：由机械高速摩擦所产生的热能作为热源（摩擦焊、搅拌摩擦焊）电子束：在真空中利用高压下高速运动的电子猛烈轰击金属局部表面，使动能转换为热能（电子束焊）激光束：利用受激辐射而增强的光，经聚焦产生能量高度集中的激光束作为焊接热源（激光焊接与切割）26焊接热源的特点热源最小加热面积cm2最大功率密度W.cm-2温度K乙炔火焰10-22×1033400~3500金属极电弧10-31046000钨极氩弧焊（TIG）10-31.5×1048000埋弧焊10-32×1046400电渣焊10-21042300熔化极氩弧焊(MIG)10-4104~105CO2气体保护焊10-4104~

105等离子焰10-51.5×10518000~24000电子束10-7107~

109激光束10-8107~

10929焊接热源及焊接方法实例一

ArcWelding(电弧焊)电弧（Arc）30手工焊条电弧焊（SMAW）焊条焊芯保护气氛电弧熔池焊渣SMAW：ShieldedMetalArcWeldingAlsoknowas:ManualMetalArcWelding,StickWelding

电弧基体金属焊缝31SubmergedArcWelding(埋弧焊,SAW)32MetalInertGasWelding（熔化极惰性气体保护焊，MIG焊）33TungstenInertGasWelding（钨极氩弧焊，TIG焊）34焊接热源及焊接方法示例二

化学反应热氧乙炔焊35焊接热源及焊接方法示例二

化学反应热铝热剂焊Thermit36焊接热源及焊接方法示例三

电阻热电阻焊37焊接热源及焊接方法示例四

钎焊软钎焊soldering<450℃软钎料SnPb硬钎焊brazing>450℃硬钎料银基、铜基、镍基等合金38二、熔焊焊接接头的形成及其冶金过程熔焊焊接接头的形成过程：加热、熔化、冶金反应、凝固结晶、固态相变直至形成焊接接头。焊接热过程焊接化学冶金过程焊接物理冶金过程39（一）焊接热过程熔焊时，被焊金属及焊接材料在热源作用下局部受热并熔化，热源移走后焊接熔池冷却凝固，焊缝及热影响区金属发生固态相变，直至冷却至室温的过程。特点：整个焊接过程自始至终都是在焊接热作用过程中发生和发展的。影响：与冶金反应、凝固结晶、固态相变、焊接温度场和应力变形密切相关，是影响焊接接头质量和生产率的重要因素之一。40（二）焊接化学冶金过程熔焊时，液态金属、熔渣及气相之间发生一系列化学冶金反应，如金属的氧化、还原、脱硫、脱磷、合金化等。影响：直接影响焊缝金属的成分、组织和性能，因此控制焊接化学冶金过程是提高焊接质量重要的途径之一。研究重点：1）细化晶粒（氧化物冶金，Ti2O3、MgO、CaO，MnS、BN、TiN）；变质处理（微量合金元素Ti、Mo、Nb、V、Zr、B、RE）；2）适当降低焊缝C含量，最大限度排除杂质（S、P、O、N、H），使焊缝净化，提高焊缝韧性；3）焊缝化学成分和力学性能计算机模拟和优化设计。41（三）焊接物理冶金过程焊接物理冶金过程：包括焊接过程中的金属凝固结晶和相变过程，包括焊缝金属（焊接材料及母材金属局部熔化）的凝固结晶、固态相变以及热影响区的组织转变。焊接接头的组成（分区）焊缝（WeldMetal,WM）熔合区（FusionZone,FZ）热影响区（Heat-affectedZone,HAZ）母材（BaseMetal,BM）42如何保证焊接接头的性能：1）选择合适的母材；2）根据母材，选择合适的焊接材料；3）控制焊接热过程，使焊缝金属达到成分和组织要求，保证焊缝力学性能；4）控制HAZ的组织转变，保证HAZ的力学性能。使整个焊接接头满足设计及使用要求。此外，在焊接化学冶金和物理冶金过程中：焊缝金属的凝固结晶和固态相变：与偏析、夹杂、气孔、热裂纹、冷裂纹、脆化等缺陷相关。热影响区：与脆性、组织转变、裂纹等相关。43三、焊接温度场熔焊时焊接传热的基本形式：热能由热源传给焊件：辐射和对流为主；热能在母材和焊接材料中的传播：热传导为主。焊接传热过程的研究内容：主要是焊件上的温度分布及其随时间的温度变化问题。因此，研究焊接温度场时主要考虑热传导，适当考虑辐射和对流。44（一）焊接温度场的一般特征焊接温度场的定义：焊件上（包括内部）某瞬时的温度分布。T=f(x,y,z,t)

式中T---焊件上某点某瞬时的温度;

x,y,z----焊件某点的空间坐标;

t---时间。可以用等温线表示，等温线之间单位距离的温度差，称为温度梯度。45稳定温度场非稳定温度场准稳定温度场

正常焊接条件下，焊接热源是以一定速度沿焊缝移动的，在加热开始时，温度升高的范围会逐步扩大，而达到一定极限后，不再变化，只是随热源移动。这种状态称为准稳态。功率不变的焊接热源，在厚大焊件、薄板或细棒上作匀速直线运动时，温度场是准稳态温度场。46根据焊件的尺寸和热源的性质，焊接传热可分为：1）三维传热（空间传热）：厚大焊件表面堆焊，点状热源；2）二维传热（平面传热）：一次焊透的薄板，线状热源；3）一维传热（线性传热）：细棒的电阻焊对，面热源。（二）焊接温度场的表达式47（1）厚板q—有效热功率;—热导率;a—热扩散率;V—焊接速度;48（2）薄板49（三）影响温度场的因素焊接工艺参数的影响（a）焊接速度V（b）热源的有效功率q（c）q与V同时变化502.金属热物理性质的影响λ-导热系数J/(cm*s*℃)α-热扩散系数，cm2/s，α=λ/(c*ρ)c-比热容J/(g*℃)ρ-密度g/cm351第二节焊缝金属的组织与性能一、焊接熔池的结晶（一）熔池的特征

1.熔池的体积小，冷却速度大熔池的形状与尺寸

（≤30cm3

，≤100g）冷却速度大平均4～100℃/s，约为铸造的104倍。（钢锭的平均冷却速度约为3×10-4

～150×10-4℃/s。因此，对于含碳高、合金元素较多的钢种容易产生淬硬组织，甚至焊道上产生裂纹。由于冷却很快，熔池中心和边缘还有较大的温度梯度，致使焊缝中柱状晶得到很大发展。所以一般情况下焊缝中没有等轴晶，只有在焊缝断面的上部有少量的等轴晶(电渣焊除外)。522.熔池的温度高

1770±100℃>钢锭：～1550℃熔池中的液态金属处于过热状态合金元素烧损，非自发形核质点减少，促使焊缝中的柱状晶得到发展。3.熔池在运动状态下结晶结晶熔化前沿随热源同步运动液态金属受到力的搅拌运动熔池金属存在对流运动凝固速度快这一点对于排除气体和夹杂是很有利的，也有利于得到致密而性能良好的焊缝。53（二）熔池凝固的特点

与钢锭的结晶一样都经历形核和晶核长大的过程。然而，由于焊接熔池的凝固属于非平衡凝固，使焊接熔池的焊缝组织具有独特的形态。54熔池中晶核的形成在焊接条件下，熔池中存在有两种现成表面：一种是合金元素或杂质的悬浮质点(在一般正常情况下所起作用不大)；另一种就是熔合区附近加热到半熔化状态基本金属的晶粒表面，非自发晶核就依附在这个表面上，并以柱状晶的形态向焊缝中心成长，形成所谓交互结晶(或称联生结晶、外延结晶)。焊接时，为改善焊缝金属的性能，通过焊接材料加入一定量的合金元素(如钼、钒、钛、铌等)可以作为熔池中非自发晶核的质点，从而使焊缝金属晶粒细化。1.联生结晶55联生结晶示意图56柱状晶的成长，其主轴具有严格的结晶位向。每一种晶体点阵都存在一个最优结晶取向,对于立方点阵的金属（Fe,Ni,Cu,Al），最优结晶取向为<100>。温度梯度最大的方向，散热最快，也是晶粒易于生长的方向。与焊接熔池边界垂直的方向温度梯度G最大。当母材晶粒取向<100>与导热最快的方向一致时，即垂直熔池边界时，晶粒生长最快；而有的晶粒<100>处于熔池边界等温线的偏斜方向，显然不利于其成长。这就是焊缝中柱状晶择优长大的结果。2.择优成长573.凝固线速度ds=dxcosθR=vcosθ(7-3)58

R=vcos

晶粒成长的平均线速度在0～v范围内变化在熔池边界(Y=OB,Ky=1)∵＝90°，∴R→0

在焊缝中心(Y=0,Ky=0)∵＝0°，∴R＝vR有波动、凝固速度非常快在熔合线上最小（等于零），在焊缝中心最大（等于焊速）。焊接工艺参数与角的关系如下：对于厚大焊件表面快速堆焊：(7-4)对于薄板自动焊：(7-5)594.焊接工艺参数对晶粒成长方向及平均线速度的影响

由(7-4)可知，当焊速越大时，

角越大，也就是晶粒主轴的成长方向越垂直于焊缝的中心线。相反，当焊速越小时，晶粒主轴的成长方向越弯曲。60注意：当晶粒主轴垂直于焊缝中心时，易形成脆弱的结合面；因此，采用过大焊速时，常在焊缝中心出现纵向裂纹。对于焊接奥氏体钢和铝合金时应特别注意不能采用大的焊速。61焊接速度对结晶成长平均线速度的影响：

当功率不变的情况下，增大焊接速度，晶粒成长平均线速度（即结晶速度）也增大，结晶加快。

当焊接速度比较小时（0.1cm/s），结晶速度的增长率比较小，上升缓慢。当焊速增大时（1.0cm/s），结晶速度增长率比较大，上升比较剧烈。以上的讨论仅是根据理论上的分析，实际上，结晶速度与熔池中析出结晶潜热，热源作用的周期性变化，化学成分的不均匀性，元素扩散等因素都有密切关系。因此，它的变化规律是很复杂的。621.柱状晶 （三）焊缝金属凝固组织的形态

焊缝金属凝固组织的形态具有柱状晶及多种亚结构，包括平面晶、胞状晶、胞状树枝晶、树枝晶以及等轴晶。（1）平面结晶产生条件：G＞0，且G很大，无成分过冷特征：平面晶63（2）胞状晶条件：有较小的成分过冷特征：断面呈六角形，细胞或蜂窝状。64（3）胞状树枝晶产生条件：过冷度稍大。特征：主干四周伸出短小二次横枝，纵向树枝晶断面呈胞状。65（4）树枝晶产生条件：过冷度较大。特征：主枝长，主枝向四周伸出二、三次横枝，并能得到很好的生长。66672.等轴晶产生条件：Ｇ很小，成分过冷度大。特征：结晶前沿长出粗大树枝晶，液相内可自发生核，形成自由长大的等轴树枝晶。68成分过冷与合金中溶质的浓度C0，结晶速度R以及温度梯度有关。当G、R一定时，C0↑→成分过冷↑当C0一定时，R↑→成分过冷↑当C0

，R一定时，G↑→成分过冷↓69

3.焊缝各部位结晶形态的变化熔池中不同部位温度梯度和结晶速度不同，成分过冷的分布不同，焊缝各部位出现不同的结晶形态：平面晶、胞状晶、树枝状晶、等轴晶。70实际焊缝凝固金属的组织形态实际焊缝凝固金属的各种形态不一定具有上述全部结晶形态，一般来说由柱状晶和少量等轴晶构成。柱状晶+少量等轴晶柱状晶内：平面晶、胞状晶、树枝状晶等轴晶内：树枝晶71

钨极氩弧焊接凝固组织纯度为99.99%的铝焊缝-a）纯度为99.6%的铝焊缝-b）、c）72焊接工艺参数对焊缝结晶形态的影响焊接速度的影响V↑→G↓→成分过冷区↑等轴晶胞状树枝晶73焊接工艺参数对焊缝结晶形态的影响粗胞状树枝晶胞状晶胞状树枝晶74（四）改善焊缝金属一次结晶形态的措施1.调节焊接工艺参数焊接工艺参数：焊接电流I、电弧电压U、焊接速度V、预热温度T。目的：控制母材半熔化区晶粒大小，熔池的温度梯度、冷却速度和几何尺寸，最终控制晶粒尺寸和成长方向。在不预热的情况下，一般提高焊接速度，降低热输入，可以达到细化18-8镍铬不锈钢和低合金钢焊缝金属凝固组织的目的，在消除镍基合金微裂纹中起重要作用。752.变质剂处理通过焊接材料（焊条、焊丝、焊剂）加入变质剂：Ti、B、Ce、Zr等元素目的：作为表面活性物质促进形核，阻止微小晶粒的生长和聚集，达到细化晶粒的目的。加入量在0.03~0.5%。由于焊缝金属的外延生长，变质处理的效果不太显著。763.熔池搅拌效应搅拌熔池的方法：机械振荡、超声波振荡和电磁搅拌等。目的：破坏正在成长的晶粒从而获得细晶组织。目前，实际应用于铝合金的焊接，利用强磁场搅拌，改善凝固组织。77二、焊缝金属的组织（一）低碳钢焊缝的固态相变组织以铁素体（F）（白色）为主，加上少量的珠光体（P=F+Fe3C）。焊缝金属过热时，可促使魏氏组织形成。魏氏组织固态相变（二次结晶组织）78（二）低合金钢焊缝的固态相变组织1.铁素体（Firrite，F）（1）先共析铁素体（Pro-eutectoidFerrite，PF）转变温度：770-680℃；位置：沿奥氏体晶界,又称为粒界铁素体（GrainBoundaryFerrite,GBF)形态：长条形或多边形块状性能特点：使韧性下降（低屈服点）条状块状79（2）侧板条铁素体（FerriteSidePlate，FSP）转变温度：700-550℃位置：从晶界铁素体侧面向晶内生长形状：板条状，形态如镐牙状性能特点：使韧性下降80（3）针状铁素体（AcicularFerrite，AF）转变温度：500℃；位置：在奥氏体晶粒内部形态：针状条件：中等冷却速度性能特点：韧性好81（4）细晶铁素体（FineGrainFerrite，FGF）转变温度：500℃以下位置：在奥氏体晶粒内部形状：细晶状条件：存在细化晶粒的元素（Ti，B等）性能特点：韧性好晶内白色块状为FGF822.珠光体（Pearite，P）珠光体转变属于扩散型相变，需要Fe和C原子相当大的扩散迁移运动。它是接近平衡下的组织，焊接条件(非平衡)下,得到的P量很少。只有在较高温度（Ar1～550℃）和较慢的冷却速度下才能进行。833.贝氏体（Bainite，B）中温转变，转变温度550℃~Ms（1）上贝氏体(UpperBainite，Bu)转变温度：550-450℃；位置：沿奥氏体晶界析出形态：呈羽毛状，平行的条状铁素体之间分布有渗碳体性能特点：韧性较差（小条状Fe3C分割了基体的连续性）84（2）下贝氏体（LowerBainite，BL）转变温度：450℃-Ms形态：针状铁素体和针状渗碳体的机械混合物性能特点：强度和韧性都较好85（3）粒状贝氏体(GrainBainite,BG)/条状贝氏体(LathBainite,BL)M－A组元（ConstitutionM-A)

在块状铁素体形成之后，待转变的富碳奥氏体呈岛状分布在块状铁素体之中，在一定的合金成分和冷却速度下，这些富碳的奥氏体岛可转变为富碳马氏体和残余奥氏体。富碳马氏体和残余奥氏体硬度高。在块状铁素体上的Ｍ－Ａ组元，以粒状分布时，即为“粒状贝氏体”；以条状分布时，称为“条状贝氏体”864.马氏体（Martensite，M）当焊缝中含Ｃ量较高或合金元素含量较多时，在快速冷却条件下，冷却到Ｍs以下，将发生马氏体转变。（1）板条马氏体（LathMartensite）、低碳马氏体、位错型马氏体低碳低合金钢奥氏体内部细条状综合性能指标在马氏体中最好87（2）片状马氏体（PlateMartensite）、高碳马氏体、孪晶马氏体焊缝中含碳量大于0.4%粗大，经常贯穿奥氏体晶粒内部硬度高而脆88（三）焊缝金属连续冷却组织转变图

（WM－CCT图）WM-CCT图对于预测焊缝的组织及调节焊缝的性能具有重要意义。89固溶强化：加入碳、锰、硅、铬、镍、钼等，均有固溶强化的作用。细晶强化：加入钛、铌、硼、铝、铬、镍、稀土等，可细化晶粒，提高强度。沉淀强化：加入碳、氮化物形成元素，Ti、Nb、Mo等。相变强化：加入合金元素，改变相变组织。变质处理：Ti、B、Zr、RE等元素1、焊缝合金化与变质处理三、焊缝金属性能的控制902.调整焊接工艺参数（1）焊接热输入过大的热输入使结晶时产生粗大的柱状晶，同时，由于降低了冷却速度，可能得到较多的边界铁素体；过小的热输入，则在较高合金成分焊缝中形成马氏体，也会使焊缝韧性下降。（2）多层焊（3）焊后热处理（4）振动结晶91第三节焊接热影响区的组织与性能焊接热循环焊接热影响区的组织转变特点焊接热影响区的组织与性能变化92

焊接热影响区的定义：熔焊时在焊接热源的作用下，焊缝周围的母材发生组织和性能变化的区域称为“热影响区”(HeatAffectedZone，HAZ)，或称为“近缝区”(NearWeldZone)。93

材料因受焊接热影响（但未熔化）而发生金相组织和力学性能变化的区域。94一、焊接热循环距焊缝不同距离各点的焊接热循环1.定义：焊接过程中，热源沿焊件移动时，焊件上某点的温度由低而高，达到最大值后，又由高而低的变化称为焊接热循环。9596

2.焊接热循环的主要参数焊接热循环的参数加热速度VH加热的最高温度(Tm)在相变以上的停留时间(tH)冷却速度(VC)和冷却时间(t8/5、t8/3、t100)

97t8/5：800～500℃的冷却时间。

t8/3：800～300℃的冷却时间。

t100：从峰值温度Tm冷至100℃的冷却时间。981.焊接热循环的特点1）加热的温度高热处理AC3以上100-200℃，例如45号钢AC3：770℃

焊接近缝区：接近熔点，钢的熔点1350℃2）加热的速度快比热处理快几十倍甚至上百倍。3）高温停留时间短手工电弧焊：4-20S，埋弧焊：20-40S4）局部加热二、焊接热热影响区的组织转变特点99★加热速度快，相变温度升高

VH↑→Ac1，Ac3↑奥氏体化过程是一个扩散重结晶过程，需要有孕育期。钢中含有碳化物形成元素时影响更显著。形成的碳化物阻碍碳的扩散碳化物本身扩散速度低2.焊接加热过程奥氏体化的特点100奥氏体均质化程度低高温停留时间短，不利于扩散过程进行，从而均质化程度低。近缝区奥氏体晶粒严重长大当加热温度在1100℃以上时，奥氏体晶粒严重长大。加热过程形成的奥氏体晶粒度和均匀化程度，对冷却时的相变过程和相变产物有很大影响。1013.焊接时冷却过程中的组织转变特点（1）奥氏体化温度高，加热与冷却速度快早期：根据金属学理论中的组织转变规律进行分析讨论，即采用CCT图对焊接过程中的组织转变进行研究。缺陷：理论分析与实际观察出入较大。后来：采用焊接热模拟试验，利用快速相变仪测定焊接常用钢材的HAZ组织转变，得到焊接CCT图，称为“模拟焊接热影响区连续冷却组织转变图”(SH-CCT图)。根据SH-CCT图分析HAZ的组织转变。102三、焊接热影响区的组织与性能变化（一）焊接热影响区的组织分布1.低碳钢及不易淬火的低合金钢HAZ组织分布如Q235、16Mn、15MnV等，可分为如下四个区：熔合区（半熔化区）TL～TS，化学成分与组织不均匀分布，过热严重，塑性差，对焊接接头的强度、韧性都有很大的影响。是焊接接头的薄弱环节。103过热区Ⅰ（粗晶区）温度：TS-1100℃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。组织：粗大的奥氏体在较慢的冷却速度下形成过热组织—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）。104相变重结晶区Ⅱ（正火区）温度：1100℃-Ac3现象：母材完全奥氏体化，加热和冷却过程中经受了两次重结晶相变，使晶粒得到显著的细化。组织：相当于低碳钢正火处理后的组织（细小的P＋F）。性能：较好的综合性能。105不完全重结晶区Ⅲ（不完全正火区）温度：Ac3

～Ac1现象：加热温度Ac3到Ac1之间，只有部分金属经受了重结晶相变。组织：原始的铁素体晶粒（粗大）和细晶粒的混合区。性能：性能不好106Q235A钢焊接热影响区的组织特点过热区重结晶区不完全重结晶区母材107

2.易淬火钢HAZ组织分布（1）焊前是正火或退火状态焊前BM为F+P（S、B）完全淬火区（完全奥氏体化）Ac3

以上，室温组织为M。不完全淬火区（部分奥氏体化）Ac1～Ac3，室温组织为M＋F。在快速加热条件下F很少溶入A，而P、B、S等转变为A；随后快冷，形成M+粗大F。焊接淬硬倾向较大的钢种，如18MnMoNb、45、30CrMnSi等，热影响区的组织分布与母材焊前的热处理状态有关。108（2）焊前为调质状态BM回火组织完全淬火区不完全淬火区回火区Ac1～Tt，Tt为焊前调质时的回火温度，低于此温度，组织不变；高于此温度，出现软化。109（二）焊接热影响区的性能变化HAZ的硬化HAZ的脆化HAZ的软化1101.HAZ的硬化HAZ硬度分布不均匀，在熔合区附近具有最大硬度Hmax。不同的组织形态硬度不同同一组织，也有不同的硬度硬度主要决定于材料的化学成分和冷却条件111（1）碳当量CarbonEquivalent（Ceq或CE）定义：把钢中合金元素（包括碳）按其对淬硬（包括冷裂、脆化等）的影响折合成碳的相当含量。它反映了化学成分对硬化程度的影响112适合于C≥0.18%的钢种式1）主要适用于中等强度的非调质低合金钢（b＝400～700MPa）式2）主要适用于强度级别较高的低合金高强钢（b=500～1000MPa）1）2）113主要适用于C≤0.17%，b=400～900MPa的低合金高强钢。应用用碳当量公式时应注意：碳当量公式纯属经验公式，当实验条件、方法不同时，碳当量公式也不同。一定要注意各公式的适应范围。114（2）碳当量Ceq及冷却时间t8/5与HAZ最高硬度Hmax的关系Ceq↑→Hmax↑经验公式，Hmax=1274Pcm+45Hmax=559CE（IIW）+100（HV）1