焊接热影响区讲解课件

3.2 焊接热影响区的组织和性能焊接热影响区的组织和性能 溶焊时在集中热源作用下，焊缝两侧发生组织和性能溶焊时在集中热源作用下，焊缝两侧发生组织和性能变化的区域称为变化的区域称为焊接热影响区焊接热影响区（Heat Affected ZoneHAZ）。）。焊接接头是由焊缝区和焊接焊接接头是由焊缝区和焊接 热影响区组成。热影响区组成。随钢种强随钢种强度级别提高，度级别提高，热影响区的脆热影响区的脆化和裂纹倾向化和裂纹倾向也越严重。也越严重。3.2.1 焊接热循环焊接热循环 焊接热循环焊接热循环：焊接过：焊接过程中热源沿焊件移动，程中热源沿焊件移动，焊件上某点温度由低焊件上某点温度由低而高，达到最高值后，而高，达到最高值后，又由高而低随时间的又由高而低随时间的变化过程。变化过程。焊件上距焊缝不同距离各焊件上距焊缝不同距离各点所经历热循环是不同点所经历热循环是不同的；不同焊接方法热循的；不同焊接方法热循环曲线形状变化较大。环曲线形状变化较大。p 焊接热循环的主要参数焊接热循环的主要参数 焊接热循环对组织性能焊接热循环对组织性能的影响主要有四个参数：的影响主要有四个参数：n加热速度（加热速度（H H）焊接条件的加热速度比热处理条件下快许多，则焊接条件的加热速度比热处理条件下快许多，则相变温度随之提高，同时奥氏体的均质化和碳化物的相变温度随之提高，同时奥氏体的均质化和碳化物的溶解也越不充分，必然影响冷却后的组织转变和性能。溶解也越不充分，必然影响冷却后的组织转变和性能。与许多因素有关，如焊接方法、线能量、结构几与许多因素有关，如焊接方法、线能量、结构几何尺寸及母才物理性质等。何尺寸及母才物理性质等。n加热的最高温度（加热的最高温度（Tm）组织和性能除化学成分影响外，主要与加热最高温度组织和性能除化学成分影响外，主要与加热最高温度Tm和冷却速度和冷却速度c有关。有关。n在相变温度以上的停留时间（在相变温度以上的停留时间（t tH H）相变温度以上停留时间越长，越有利于奥氏体的均质化，相变温度以上停留时间越长，越有利于奥氏体的均质化，温度太高时（温度太高时（11001100），会产生严重的晶粒长大。，会产生严重的晶粒长大。为便于分析，将停留时间分为加热停留时间为便于分析，将停留时间分为加热停留时间t t和冷却和冷却停留时间停留时间t t，即，即 tH=t+t。n冷却速度（冷却速度（c c）和冷却时间（）和冷却时间（t t8/58/5、t t8/38/3、t t100100）冷却速度是决定焊接冷却速度是决定焊接HAZHAZ组织性能的主要参数。组织性能的主要参数。焊接热循环是焊接接头经受热作用的里程，研究焊接热循环是焊接接头经受热作用的里程，研究它对于应力变形、接头组织和力学性能等是十分重要它对于应力变形、接头组织和力学性能等是十分重要的，是提高焊接质量的重要途径。的，是提高焊接质量的重要途径。p 焊接热循环参数的数值模拟焊接热循环参数的数值模拟n峰值温度峰值温度Tm（最高温度）的计算（最高温度）的计算厚大焊件（点热源）厚大焊件（点热源）薄板（线热源）薄板（线热源）上二式未考虑初始温度和表面散热的影响。上二式未考虑初始温度和表面散热的影响。当当 可求得最高温度可求得最高温度 Tm：点热源点热源 线热源线热源n相变温度以上停留时间相变温度以上停留时间tH的计算的计算 根据理论与实验求得的时间停留时间根据理论与实验求得的时间停留时间tH：对于厚大焊件：对于厚大焊件：对于薄板：对于薄板：式中式中f3、f2厚大焊件和薄板厚大焊件和薄板的修正系数，的修正系数，f3、f2是温度是温度无因次系数无因次系数 的函数。的函数。厚大焊件厚大焊件薄薄 板板 试验证明：焊缝和熔合区附近冷却速度几乎相同，试验证明：焊缝和熔合区附近冷却速度几乎相同，当当r r0 0=0=0，y y0 0=0=0则则 厚大焊件（点热源）厚大焊件（点热源）薄板（线热源）薄板（线热源）厚大焊件厚大焊件薄板薄板n 瞬时冷却速度瞬时冷却速度c 如焊件厚度在如焊件厚度在825mm，确定冷却速度应上式进行修，确定冷却速度应上式进行修正：正：n冷却时间的计算冷却时间的计算 测定瞬时温度的冷却速度会有较大的误差。因此，多采测定瞬时温度的冷却速度会有较大的误差。因此，多采用一定温度范围内的冷却时间来代替冷却速度，并依此用一定温度范围内的冷却时间来代替冷却速度，并依此作为研究焊接热影响区组织、性能和抗裂性的重要参数。作为研究焊接热影响区组织、性能和抗裂性的重要参数。常用常用 t8/5、t8/3、t100等冷却时间等冷却时间 根据传热学推导的理论式根据传热学推导的理论式 厚大焊件厚大焊件 薄板薄板 理论经验公式理论经验公式三维传热三维传热二维传热二维传热临界厚度的判别公式临界厚度的判别公式 可用作图方法确定三可用作图方法确定三维或二维传热。维或二维传热。当确定三维或二维当确定三维或二维传热后，也可用作图法传热后，也可用作图法求出求出t8/5值。值。计算计算t8/5的经验公式的经验公式p 多层焊热循环的特点多层焊热循环的特点n长段多层焊焊接热循环长段多层焊焊接热循环 长段多层焊：每道焊缝的长度较长（长段多层焊：每道焊缝的长度较长（1m），第一层已），第一层已冷却较低温度再焊第二层。冷却较低温度再焊第二层。n短段多层焊焊接热循环短段多层焊焊接热循环 短段多层焊：每层焊缝长度较短（短段多层焊：每层焊缝长度较短（50400mm），未等前层焊道冷却到较低温度（），未等前层焊道冷却到较低温度（Ms点），点），就开始焊下层焊缝。就开始焊下层焊缝。