老版习题及参第十章答案

第十章焊接热影响区的组织与性1、何谓焊接热循环？焊接热循环的主要特征参数有那 第十章焊接热影响区的组织与性1、何谓焊接热循环？焊接热循环的主要特征参数有那些答：焊接热循环：在焊接热源的作用下，焊件上某点的温度随时间的变化过程，即焊接热源沿焊件移动时，焊件上某点温度由低而高，达到最高值后，又由高而低随时间决定焊接热循环特征的主要参数有以下四个（1）加热速度焊接热源的集中程度较高，引起焊接时的加热速度增加，较快加热速度将使相变过程进行的程度不充分，从而影响接头的组织和力学性能（2）最高加热温度也称为峰值温度。距焊缝远近不同的点，加热的最高温度同。焊接过程中的高温使焊缝附近的金属发生晶粒长大和重结晶，从而改变母材的组织与能（3）相变温度以上的停留时间在相变温度TH以上停留时间越长，越有利于奥氏的均匀化过程，增加奥氏体的稳定性，但同时易使晶粒长大，引起接头脆化现象，从而降接头的质量冷却速度是决定焊接热影响区组织和性能的重之一。对低合金钢来说，熔合线附近冷却540℃左右的瞬时冷却速度是最重要的参可采用某一温度范围内的冷却时间来表征冷却的快慢，如800～500℃的冷却时 t8300℃的冷却t8/3，以及从峰值温度100℃的冷却时t100总之，焊接热循环具有加热速度快、峰值温度高、冷却速度大和相变温度以上停留时不易控制的特2、焊接热循环对母材金属近缝区的组织、性能有何影响？怎样利用热循环和其他工艺措HAZ组织A不易淬火钢的热影响区组织：在一般的熔焊条件下，不易淬火钢按照热影响区中不同部位加热的最高温度及组织征，可分为以下四个熔合区焊缝与母材之间的过渡区域。范围很窄，常常只有几个晶粒,具有明2)过热区(粗晶区):加热温度在固相线以下到晶粒开始急剧长大温度1100 范围内的区域叫过热区。由于金属处于过热的状态，奥氏体晶粒发生严重的粗化，冷却后到粗大的组 范围内的区域叫过热区。由于金属处于过热的状态，奥氏体晶粒发生严重的粗化，冷却后到粗大的组织，并极易出现脆性的魏氏组3)该区的母材金属被加热到AC3至1100℃左右围，其中铁素体和珠光体将发生重结晶，全部转变为奥氏体。形成的奥氏体晶粒尺寸小原铁素体和珠光体，然后在空气中冷却就会得到均匀而细小的珠光体和铁素体，相当于处理时的正火组织，故亦称正火区4)不完全重结晶区:焊接时处之间范围内的热影响区属于不完全因为处 AC1～AC3范围内只有一部分组织发生了相变重结晶过程，成为晶粒细小的铁素和珠光体，而另一部分是始终未能溶入奥氏体的剩余铁素体，由于未经重结晶仍保留粗大粒B母材焊前是正火状态或退火状态，则焊后热影响区可分1)完全淬火区：焊接时热影响区处 氏体和铁素体的混合组织；含碳量和合金元素含量不高或冷却速度较小时，其组织可能为索氏体或光体母材焊前是调质状态，则焊接热影响区的组织分布除上述两个外，还有一个回火软区。在回火区内组织和性能发生变化的程度决定于焊前调质的回火温度：若焊前调质时火温度Tt，低于此温度的部位，组织性能不发生变化，高于此温度的部位，组发生变化，出现软化。若焊前为淬火态，紧 的部位得到回火索氏体，离焊区域得到回火马氏体(2)使HAZ发生硬化、脆化(粗晶脆化、析出脆化、组织转变脆化、热应变时效脆化、氢脆及石墨脆化等)、韧化、软化等（3）改HAZ组织性能的措1）母材焊后选择合理的热处理方法（调质、淬火等2）选择合适的板厚、接头形式及焊接方法3）控制焊接线能量、冷却速度和加热速度3．简要说明易淬火钢和不易淬火钢粗晶区的组织特点和对性能的影响3．简要说明易淬火钢和不易淬火钢粗晶区的组织特点和对性能的影响在紧靠焊缝相当于低碳钢过热区的部位，由于晶粒严重粗化，故得到粗大的马氏体，强度硬度粗大马氏体好（2）不易淬火钢HAZ由于金属处于过热的状态，奥氏体晶粒发生严重的粗化，冷却之后便得到粗大的组织。极易出现脆性的魏氏组织。故该区的塑性、韧性较差。焊接刚度较大的结构时，常在过晶区产生脆化或裂纹4．焊接条件下组织转变与热处理条件下组织转变有何答焊接条件下热影响区的组织转变与热处理条件下的组织转变相比，其基本原理是相的。但由于焊接过程的特殊性，使焊接条件下的组织转变又具有与热处理不同的特焊接热过程概括起来有以下六个特点（1）一般热处理时加热温度最高在AC3以上l00～200℃，而焊接时加热温度远超过AC3，在熔（2）焊接时由于采用的热源强烈集中，故加热速度比热处理时要快得多，往往超过几十倍甚（4）在热处理时可以根据需要来控制冷却速度或在冷却过程中不同阶段进行保温。然而在焊时，一般都是在自然条件下连续冷却，个别情况下才进行焊后保温或焊后热（5）焊接加热的局部性和移动性将产生不均匀相变及应变；而热处理过程一般不会出现（6）焊接过程中，在应力状态下进行组织转变；而热处理过程不是很明显所以焊接条件下热影响区的组织转变必然有它本身的特殊性此外，焊接过程的快速加热，首先将使各种金属的相变温度比起等温转变时大有提高。加热速度越快，不仅被焊金属的相变点AC1和AC3提高幅度增大，而且AC1AC3之间的间隔越大。加热速度还影响奥氏体的形成过程，特别是对奥氏体的均质化过程有着重要的影响。由于奥氏体的均质化过程属于扩散过程，因此加热速度快，相变点以上停留时间短，不利扩散过程的进行，从而均质化的程度很差。这一过程必然影响冷却过程的组织转变 焊接过程属于非平衡热力学过程，在这种情况下，随着冷却速度增大，平衡状态图 焊接过程属于非平衡热力学过程，在这种情况下，随着冷却速度增大，平衡状态图上相变点和温度线均发生偏移。在焊接连续冷却条件过冷奥氏体转变并不按平衡条件如珠光体的成分，w(C)0.8％而变成一个成分范围，形成伪共析组织。此外，贝氏体也都是处在非平衡条件下的组织，种类繁多。这与焊接时快速加热、高温、连续冷因素5．在相同的条件下焊接45钢和40Cr钢，哪一种钢的近缝区淬硬倾向大？为什么化物形成元素，强碳化物分解温度高，碳化物的存在会阻碍奥氏体晶粒长大，形成细小的马氏体6．焊接热影响区的脆化类型有几种？如何防止答焊接热影响区的脆化类型及防止措（1）粗晶脆化：对于某些低合金高强钢，由于希望出现下贝氏体或低碳马氏体，可以适当降和降低冷却速度的工艺措施（2）析出脆化：控制加热速度和冷却速度，加入一些合金元素阻止碳化物，氮化物（4）HAZ的热应变时效脆化(HSE):焊接接头的HSE往往是静态应变时效和动态应变时的综合作用的结果。尽量使焊接接头无缺口，从而减轻动态应变时效脆化程度采用合适冷作工序，静态应变时效脆化的程度取决于钢材在焊前所受到的预应变量以及轧制、弯曲、冲孔、切、校直、滚圆等冷作工序。焊接工艺上控制加热速度和最高加热温度以及焊接线7．何谓热影响区的热应变时效脆化？在焊接工艺上如何防止 时效脆化(HotStrainingEmbrittlement，简称HSE防止措施:由于明显产生HSE的部位是HAZAri以下的亚临界HAZ200～600在焊接工艺上就是控制加热速度和最高加热 时效脆化(HotStrainingEmbrittlement，简称HSE防止措施:由于明显产生HSE的部位是HAZAri以下的亚临界HAZ200～600在焊接工艺上就是控制加热速度和最高加热温度以及焊接线能8.试叙中碳调质钢焊接热影响区软化机制？应如何改善的硬度和强度比淬火马氏体低，即中碳调质钢发生了热处理强化，在焊接热影响区出现了不同程失强控制调质处理的回火温度，提高回火温度可以降低中碳调质钢焊接热影响区软化。因为度越大)，则焊后的软化程度9．如何提高热影响区的韧性？韧化的途经有那些系,应尽量控制晶界偏正确地选择焊接线能量和预热、后热温度是提高焊接韧性的有效措施出相的尺寸及形态等)采用控轧工艺，进一步细化铁素体的晶粒，也会提高材质的韧性；采10．某厂制造大型压力容器，钢材为14MnMoVN钢，壁厚36mm1)计算碳当量及HAZMnCu（1）NiMoV 15 依据Hmax（HV10）1401089Pcm8.2t8∕5t8∕5=4s,Pcm=0.255Hmax=524.89 依据Hmax（HV10）1401089Pcm8.