焊接接头的性能

钢结构焊接工艺焊接接头的性能

钢结构焊接工艺

焊缝熔合区过热区正火区部分相变区2.1.3焊接接头的金相组织及其机械性能

2.1.3.1焊接接头的金属与组织（1）焊缝金属焊接工件上温度的变化各点处：常温—————较高温度———————常温

固态

液态

固态钢结构焊接工艺

在焊接过程中，母材因受热的影响(但未熔化)而发生金相组织和力学性能变化的区域称为热影响区。熔焊焊缝和母材的交界线叫熔合线，熔合线两侧有一个很窄的焊缝与热影响区的过渡区，叫熔合区，也叫半熔化区。因此，焊接接头由焊缝、熔合区和热影响区组成。

钢结构焊接工艺（2）

焊缝的组织和性能

1）焊缝的组织

焊缝组织是由熔池金属结晶得到的柱状的铸造组织。焊接熔池的结晶首先从熔合区中处于半熔化状态的晶粒表面开始，晶粒沿着与散热最快的方向的相反方向长大，因受到相邻的正在长大的晶粒的阻碍，向两侧生长受到限制，因此，焊缝中的晶体是方向指向熔池中心的柱状晶体，焊缝中的铸态组织，晶粒粗大，组织不致密，但是，由于焊接熔池小，冷却快，焊条药皮、焊剂或焊丝在焊接过程中的冶金处理作用，使得焊缝的金属的化学成分优于母材，硫、磷含量较低，所以容易保证焊缝金属的性能不低于母材，特别是强度容易达到。钢结构焊接工艺

2）焊缝形状与焊接质量的关系

焊缝形状是焊件熔化区横截面的形状，它可用焊缝熔深s、焊缝熔宽c和余高h三个参数来描述，如图2－8所示。合理的焊缝形状要求s、c和h之间有适当的比例。生产中常用焊接成形系数（φ＝c／s）和余高系数（＝c／h）来表征焊缝成形的特点。

图2－8焊缝的横截面焊缝宽度焊缝余高钢结构焊接工艺

焊接参数决定焊缝输入的能量，是影响焊缝成形的主要工艺参数。焊接参数对焊缝熔深s、焊缝熔宽c和余高h的影响如图4-8所示。焊接电流主要影响焊缝熔深s；电弧电压主要影响焊缝熔宽c；焊接速度的快慢主要影响母材的热入，提高焊速焊缝熔深s、焊缝熔宽c、余高h均减少。图4－8焊接参数对焊缝熔深s、焊缝熔宽c和余高h的影响a)焊接电流的影响；b)焊接电压的影响；c)焊接速度的影响。钢结构焊接工艺3）

熔合区的特征熔合区，又称半熔化区，是焊缝与母材的交界区加热温度：1495～1538℃（固、液相线之间）组织：（未熔化但因过热而长大的）粗晶组织和（部分新

结晶的）铸态组织。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。钢结构焊接工艺

（2）

低碳钢接头的热影响区

1）热影响区：受焊接热循环的影响，焊缝附近的母材因焊接热作用发生组织或性能变化的区域。低碳钢的热影响区分为过热区、正火区和部分相变区。

钢结构焊接工艺A）过热区：紧靠熔合区加热温度：1100℃～1490℃（1100℃～固相线）组织：粗大的过热组织。特点：宽度为1～3mm，塑性和韧性下降。焊接刚度大的结构时，该区易产生裂纹。B）正火区：紧靠着过热区加热温度：850℃～1100℃（AC3至1100℃）组织：均匀细小的铁素体和珠光体组织（近似于正火组织）特点：宽度约1.2～4.0mm，力学性能优于母材。C）部分相变区加热温度：AC1～AC3之间组织：F+P（F粗、细不均）相变的F，变细小；未相变的F，变粗大特点：部分组织发生相变，晶粒不均匀，力学

性能稍差钢结构焊接工艺2）影响热影响区的因素有：i焊接材料一看材料的加热温度高低；二看热量是否集中；三看保护措施如何。ii焊接方法不同的焊接方法，有不同的焊接效果。iii焊接工艺焊接工艺不同焊缝熔深和焊接变形效果有较大的差异。iv焊后热处理对焊后变形要求严格的焊件，应作焊后热处理。v接头形式、工件厚度、施工环境等是影响焊接工艺的重要因素。钢结构焊接工艺（3）

提高焊接接头质量的措施1）

合理的选用焊接方法和焊接规范，以减少热影响区的影响焊接方法：优先采用手工电弧焊、气保焊、埋弧焊等，少用气焊和电渣焊等。焊接规范：小直径焊条（或焊丝）、小电流、快速焊、多层焊等。2）

焊前预热、焊后热处理棗细化晶粒，清除硬化组织。3）加强对焊缝金属的保护。钢结构焊接工艺2.1.3.2

焊接接头的机械性能

（1）焊缝金属的机械性能影响焊接金属的机械性能的因素有焊接材料（焊条，焊丝，焊剂），母材的化学成分，焊接方法及焊接工艺参数，焊件的尺寸及冷却速度，焊缝金属的塑性变形等。

（2）热影响区金属的机械性能热影响区的机械性能与母材的化学成分和焊接工艺有关。粗晶越粗，强度高，塑性降低。热影响区的硬度，在熔合线附近的粗晶区，硬度值最高。焊接船用碳素钢时，硬度升高20～30%。为了避免母材重复或多次受焊接影响区而使性能（塑性及韧性）降低，一般规范中规定，相邻对接焊缝的距离不得小于100毫米。

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