焊接冶金学及金属材料焊接-教案-模块三.pdf

1 授课题授课题目：目：模块三模块三 焊接热影响区组织与性能控制焊接热影响区组织与性能控制 授课方式（请打）理论课 讨论课 实验课 习题课 其他 课时 安排 教学大纲要求：教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：1、了解焊接温度场的特征及控制方法。2、熟悉焊接热影响区的组织变化规律。3、掌握焊接热影响区组织和性能控制方法。教学重点及难点：重点 1、焊接热影响区组织变化规律和性能控制方法。难点：焊接温度场特征；热影响区组织变化规律。教 学内 容 备注 模块三模块三 焊接热影响区组织与性能控制焊接热影响区组织与性能控制 课题一课题一 焊接温度场的控制焊接温度场的控制 一焊接热循环的基本概念一焊接热循环的基本概念（只做简单介绍）二焊接热循环的基本参数二焊接热循环的基本参数（一）加热速度（H）（二）加热的峰值温度（Tm）（三）相变温度以上的停留时间（tH）（四）冷却速度（c）和冷却时间（tc）三多层焊接热循环的特点及控制三多层焊接热循环的特点及控制 在实际生产中，根据情况不同，多层焊可分为“长段多层焊”和“短段多层焊”。（一）所谓长段多层焊，就是每道焊缝的长度较长，例如手弧焊时在 1m 以上。因此在前一道焊缝焊好的基础上焊接后一道焊缝时，前一道焊缝已经冷却到较低的温度（一般在 100200以下）。长段多层焊接热循环曲线示意图 3-3。（二）（充分讨论）所谓短段多层焊，就是每层（或每道）焊缝长度较短，焊接接头各点所经历的焊接热循环叠加程度较大，并可依靠这种叠加获得比较理想的热作用，改善金属的组织和性能。对于淬硬倾向较大的钢种，理想热循环应当是相变温度以上的停留时间很短，以避免晶粒长大，从而恶化金属性能；另一方面又应在相变温度以下有足够的冷却时间，以使奥氏体转变为合适的组织，防止裂纹的产生。短段多层焊更适合于焊接易于晶粒长大同时又易于淬硬的钢种。四焊接温度场的特征四焊接温度场的特征（简单介绍）五影响温度场的因素五影响温度场的因素 影响温度场的因素很多，主要的几个方面大体如下：（一）工件的尺寸形状和热源的种类特征（二）焊接规范（三）金属热物理性质 讲解清楚焊接热循环几个基本参数对热影响区性能的影响。充分讨论长段多层焊和短段多层焊的特点和作用 2 课题二课题二 焊接热影响区的组织与性能控制焊接热影响区的组织与性能控制 一焊接热循环条件下金属的组织转变特点一焊接热循环条件下金属的组织转变特点（一）焊接加热过程的相变特点（二）焊接冷却过程的相变特点 1、铁素体、珠光体区的转变特点 2、马氏体区的转变特点 3、贝氏体的转变特点（介绍各种组织转变特点）二焊接热影响区的组织二焊接热影响区的组织（一）淬硬倾向较小的钢种（1）熔合区 低碳钢热影响区的组织分布特征及性能见表 3-2 （2）过热区（粗晶区）（3）正火区（细晶粒区）（4）不完全重结晶区（不完全相变区）（5）再结晶区 （6）蓝脆区 蓝脆区所经历的峰值温度约为 200500，因此时强度略有升高，塑性韧性下降（尤以 200300）为甚，金属表面呈现蓝色得名。（二）淬硬倾向较大的钢种（1）熔合区 （2）过度淬火区（过热区）（3）正常淬火区 （4）不完全淬火区 （5）回火区 1、16Mn 钢的焊接热影响区组织介绍 三焊接热影响区的性能三焊接热影响区的性能 由于焊接热影响区的组织分布不均匀，必然反映在性能上有差异。性能是多方面的，这里主要讨论其力学性能，尤其是硬度分布、韧性等。（一）热影响区力学性能的一般情况（二）焊接热影响区的硬度 低合金钢热影响区力学性能变化见图 3-15 不同强度的低合金钢接头硬度分布见图 3-16 调质钢焊接热影响区硬度分布见图 3-17 按 WES-135 不同强度级别钢种的允许最高硬度 Hmax 见表 3-4 我国常用低合金高强钢允许最高硬度 Hmax 见表 3-5 焊接热影响区的韧性和脆性（详细讨论）（1）粗晶脆化、淬硬脆化和 M-A 组元脆化 （2）相变点以下区域的脆化 以不易淬火钢为例，峰值温度不超过 Ac1的热影响区某些部分，还出现一个脆化区。焊接界常把它们因焊接而脆化的原因归之为急冷时应变时效。而能产生急冷时效和应变时效的材料也并不限于不易淬火钢。（3）热影响区的软化 详细讲解热影响区组织和性能变化规律