安徽工程科技学院：《材料成型技术》课程教学资源（PPT课件）第4章 连接成形 4.1 焊接理论基础

4.1焊接理论基础 4.1.1熔焊冶金过程及其特点 熔焊冶金过程 指在熔焊过程中,焊接接头金属将发生 系列的物理、化学反应。 包括液相冶金、熔池结晶、焊缝和热影响区 的组织变化等

4.1 焊接理论基础 4.1.1 熔焊冶金过程及其特点 熔焊冶金过程: 指在熔焊过程中，焊接接头金属将发生一 系列的物理、化学反应。 包括液相冶金、熔池结晶、焊缝和热影响区 的组织变化等

1.熔焊液相冶金 (1)特点: 1)温度高, 金属及合金元素发生剧烈烧损; 2)熔池小,冷速快, 各种冶金反应进行得不彻底, 焊缝金属易产生偏析、气孔、夹渣等缺陷。 3)氢、氧、硫、磷等元素向金属中溶解, 影响焊缝的质量

1.熔焊液相冶金 （1）特点： 1）温度高， 金属及合金元素发生剧烈烧损； 2）熔池小，冷速快， 各种冶金反应进行得不彻底， 焊缝金属易产生偏析、气孔、夹渣等缺陷。 3）氢、氧、硫、磷等元素向金属中溶解， 影响焊缝的质量

(2)保护焊缝质量的措施 1)防止有害气体侵入熔池 ①采用焊条药皮、焊剂、CO2或氩气保护等; ②进行焊前清理、烘乇焊条或焊剂 ③选用低氢焊条。 2)对熔池进行冶金处理 ①选用药皮中含有锰铁、硅铁等合金的焊条; ②选用硫、磷含量较少的优质焊条

（2）保护焊缝质量的措施： 1）防止有害气体侵入熔池 ①采用焊条药皮、焊剂、CO2或氩气保护等； ②进行焊前清理、烘干焊条或焊剂； ③选用低氢焊条。 2）对熔池进行冶金处理 ①选用药皮中含有锰铁、硅铁等合金的焊条； ②选用硫、磷含量较少的优质焊条

2熔池结晶: 以熔合线上局部熔化的母材晶粒为核心,形成 与母材金属长合在一起的“联生结晶”,并沿 着散热的反方向长大形成柱状晶。 图(1)熔合区的联生结晶 1—母材2熔合线 3-联生结晶 4-一柱状晶

2.熔池结晶： 以熔合线上局部熔化的母材晶粒为核心，形成 与母材金属长合在一起的“联生结晶”，并沿 着散热的反方向长大形成柱状晶。 1 2 3 图⑴ 熔合区的联生结晶 1----母材 2----熔合线 3----联生结晶 4----柱状晶

(1)特点: 晶粒较粗、组织致密、易引起化学成分偏析。 (2)改善措施: )增添少量合金元素,如Ti、V、Mo等, 可细化晶粒,提高力学性能; 2)采用机械外力 如机楲振动、超声波振动、电磁搅拌等, 也可细化晶粒

（1）特点： 晶粒较粗、组织致密、易引起化学成分偏析。 （2）改善措施： 1）增添少量合金元素，如Ti、V、Mo等， 可细化晶粒，提高力学性能； 2）采用机械外力， 如机械振动、超声波振动、电磁搅拌等， 也可细化晶粒

安徽工混种放学院机被系 3焊接接头的组织转变: 焊接接头由焊缝区、熔合区、热影 响区三部分组成,其性能取决于三部分 中最薄弱的部分。 焊缝区 熔合区 热影响区 母材

安徽工程科技学院机械系 A U T S 3.焊接接头的组织转变： 焊接接头由焊缝区、熔合区、热影 响区三部分组成，其性能取决于三部分 中最薄弱的部分。 焊缝区 熔合区 热影响区 母材

安徽工程技学院机减系 焊接接头的组织与性能(以低碳钢为例) L焊缝区 2熔合区 焊接温度 合金相图 分布图 3过热区 4正火区 5部分相变区 母材 合金成份 低碳钢焊接接头的区域划分

安徽工程科技学院机械系 A U T S 1 2 3 4 5 1.焊缝区 2.熔合区 3.过热区 4.正火区 5.部分相变区 5 4 3 2 母材 合金相图 合金成份 焊接温度 分布图 低碳钢焊接接头的区域划分 焊接接头的组织与性能（以低碳钢为例）

安徽工程种技学院机械系 ①)焊缝区→铸态柱状晶组织,性能高于母材 (T>T液) 低碳钢焊接接头 (需适当保护措施) (2熔合区→铸态粗晶+过热粗晶,性能最差 固液 过热区→过热粗晶,性能较差 3)热影响区·相变重结晶区→均匀等轴细晶 (T<T) (正火区) 力学性能最好。 不完全重结晶区→等轴粗+细晶 (部分相变区)力学性能一般

安徽工程科技学院机械系 A U T S (1)焊缝区 → 铸态柱状晶组织，性能高于母材。 (2)熔合区 → 铸态粗晶+过热粗晶，性能最差。 (3)热影响区 过热区→过热粗晶，性能较差。 相变重结晶区→ 均匀等轴细晶 （正火区） 力学性能最好。 不完全重结晶区→等轴粗+细晶 （部分相变区） 力学性能一般。 （T＞T液） （需适当保护措施） （T固～T液） （T＜T固） 低 碳 钢 焊 接 接 头

女徽工利放学院机诚系 中、高碳钢的焊接热影响区则由淬火区、 部分淬火区等组成。 且碳量愈多,淬硬倾向愈大,产生焊接裂 缝的倾向愈大。 ★改善焊接热影响区的方法 ①正确选择焊接方法和焊接工艺规范 (小电流、大焊速),减小热影响区宽度

安徽工程科技学院机械系 A U T S 中、高碳钢的焊接热影响区则由淬火区、 部分淬火区等组成。 且碳量愈多，淬硬倾向愈大，产生焊接裂 缝的倾向愈大。 ★改善焊接热影响区的方法 ① 正确选择焊接方法和焊接工艺规范 （小电流、大焊速），减小热影响区宽度

焊接热影响区的宽度 取决于焊接电流和焊接速度, 即与焊接方法有密切的关系。 常用熔化焊方法的热影响区宽度比较如下: 电渣焊>手弧焊>CO2焊>氩弧焊和埋弧焊 ②焊后正火热处理, 使构件均匀加热,以便得到均匀的等轴细晶组织

焊接热影响区的宽度 取决于焊接电流和焊接速度， 即与焊接方法有密切的关系。 常用熔化焊方法的热影响区宽度比较如下： 电渣焊 > 手弧焊 > CO2焊 > 氩弧焊和埋弧焊 ② 焊后正火热处理， 使构件均匀加热，以便得到均匀的等轴细晶组织