第四章，组织与绩效，王锡宝，天津大学。本章主要基于钎焊过程中由于快速不均匀的加热和冷却导致的热影响区的结构和性能的变化。对基本概念进行了系统地讨论：1.热影响城市（热影响区，简称HAZ）：在熔融焊接过程中，在集中热源的作用下，焊缝两侧结构和性能发生变化的区域2. ]焊接接头：由两个主要部分组成，焊接和？ 4-1第1节焊接热循环？焊接热循环的概念。当在焊接过程中沿焊件连接热源时，焊件上某一点的温度从低到高变化，达到最高值后，温度随时间从高到低变化。称为点焊热循环一、焊接热循环的主要参数（一）加热速度（ωH）ωH = d T / dtωH ?? T相变?????均质化和氮化物熔化更加不足（二）低碳钢和低合金钢钎焊时的最高加热温度（Tm），在熔融线附近的过热区，由于高温（1300〜1350℃），晶粒长大，因此，让硬度严重下降（三）高于相变温度（t H）的停留时间，高温停留时间t H是点焊加热和冷却过程中高于相变温度的停留时间，分为加热过程'的停留时间t和冷却过程的停留时间t''t H = t'＋ t''t H越长，奥氏体的均质化越有利，但t H越长，则奥氏体碳化物越容易生长;特别是在室温高时（例如1100℃以上），即使停留时间不长铆焊工招聘，严重的碳化物也会长大。
（四）冷却速度（ωc）和冷却时间（t 8 / 5、 t 8 / 3、 t 100等）。1.冷却速度是一个变量，很难准确描述。 。在工程实践中，冷却时间t 8 ／ 5、 t 8/3或t 100通常用于描述钎焊冷却过程2. t 8 ／ 5、 t 8/3是点焊时的温度冷却过程从800到500℃或800〜300℃冷却时间3. t 100是焊接后冷却到100℃所需的时间二、焊接热循环方式（一）长多层焊接热循环1.长的多层焊接：每个熔池的宽度更长（通常大于1m），在焊接第一层然后焊接第二层时，第一层已基本冷却至较低温度温度（通常低于100-200℃），其特征是相邻层之间要进行顺序热处理，不适用于具有更大淬火倾向的碳化物2.。钎焊的热循环如图4-17所示。 （二）短层多层焊接和钎焊的热循环1.短层多层焊接：每个焊缝的宽度都较短（约50〜400mm），并且在冷却前一个焊缝之前开始点焊到较低的湿度（例如Ms点）。焊缝的特征在于后焊接层在第一焊接层上的缓慢冷却效果，可以避免在点焊接头中形成硬化结构，并且适合于点焊易于生长且易于硬化的碳化物的焊接2.短多层焊接的热循环如图4-18所示第2节焊接热循环条件下的金属组织转变特性一、热影响区的热循环（五个点）：1.高加热湿度2.加热速率3.高温下停留时间短4.焊接时，通常在自然条件下进行连续冷却。焊接后保温或焊接后进行热处理。 5.局部加热二、焊接到加热过程的微观组织转变的特征1.加热速度越快，焊接金属的相变点A cl和A c3的温度就越高，并且越大A cl和A c3之间的温差，如图4-19和表4所示。－8。
含有氮化物合金元素（Cr，W旅顺铆焊，Mo，V，Ti，Nb等）的钢，加热速率对相变温度的影响更大2.奥氏体的均质度很低三、焊接冷却过程中的微观组织转变特征1.显微组织转变过程中的热循环特征ωc大，Tm高而t H短2.焊接过程中的微观组织转变的特征：对于普通低碳钢，其硬化趋势焊接过程中的热处理优于热处理对于合金钢，焊接的硬化趋势小于热处理3.点焊和热处理条件下连续冷却的显微组织转变图（即CCT图），如图2所示。 4-21和图4-22所示？从图4-2 1、图4-22和表4-9中可以看出，在点焊条件下，45钢的CCT曲线比在热处理条件下略微偏右（主要考虑附近条件）。 （MS）。结果表明，在相同的冷却速度下，焊接的硬化倾向大于热处理的硬化倾向。 ？相反，点焊条件下的40Cr钢的CCT曲线连接到左侧，即在相同冷却速率下钎焊的硬化趋势小于热处理的趋势。 3.原因：（1）碳化物合金元素（例如Cr，Mo，V，Ti，Nb等）只能完全溶解在奥氏体中，会降低奥氏体的稳定性（即降低（2）在热处理条件下，有足够的时间使氮化物合金元素熔化成奥氏体（3）在焊接条件下，加热速度快，高温停留时间短，并且合金元素不能完全溶解在奥氏体中钢中，它降低了硬化的趋势（4）没有氮化物合金元素的钢（例如45钢），一方面，没有晶粒的熔化过程铆工下料，另一方面另一方面，在点焊条件下，近接缝组织被碳化。其硬化趋势大于在热处理条件下的硬化趋势三、 CCT图及其在焊接条件下的应用1.图4-23是16Mn的CCT图钢与结构和强度的变化[k 1]点焊条件下在偏析城市（Tm = 1300〜1350℃）t8 / 5冷却时间附近，可以在图表上找到相应的组织和强度。 3.影响CCT图的诱发因素（1）除镍外，基础材料化学成分的影响除外；所有退火至奥氏体的合金元素均使S曲线向右移动，从而降低了淬火和淬火的趋势。降低Ms点，其中碳的影响最大（2）冷却速度a的影响。随着冷却速度的变化，对于Fe-C合金，A 1、 A 3、 A cm都移至更低温度下焊缝，共析成分从C0.83％变为C 0. 4％〜0. 8％。
b。马氏体降低了抗滑性，并且将以孪晶形式出现不均匀的剪切。马氏体会从块状转变为块状3.峰值温度的影响（峰值温度越高）a。增强过冷奥氏体的稳定性b。促进奥氏体碳化物c。降低奥氏体的稳定性，降低硬化趋势4.碳化物的作用是碳化物越粗糙，晶界的总面积越小，这减少了成核的机会，并且不利于奥氏体相变5.应力和应变的影响a。当存在拉应力时，它将显着增加奥氏体的稳定性。使CCT曲线明显偏离左上方。 b。应力和应变将降低奥氏体的内能，加速扩散过程，并促进扩散型转变的进行。 C。应力和应变影响马氏体的转变和拉伸应力。它可以促进马氏体的相变，即Ms的减少和马氏体相变量的减少。剪切应力还可以促进马氏体相变，而正压应力将阻碍马氏体相变第三部分的组织和性能一、微结构分布（一）低碳钢和个别低合金钢（不易硬化的钢））可以分为四个县（如图4-29所示）1.熔合区a。焊缝和母材之间的区域（温度介于固体和液体之间）b。范围太窄， 2.过热区a。温度范围在固相线以下约1100°C。处于过热状态时，奥氏体晶粒长大，冷却后会形成粗大的组织； b。在气割和电渣焊接的条件下，常会出现维氏组织（见图）。图4-3 0） c。韧性太低，常在过热的粗粮城市3.相变重结晶区（正火区）中形成脆化或裂纹。当贱金属加热到Ac3以上时，会发生重结晶（即，所有铁素体和晶界都转变为奥氏体），在空气中冷却时，将获得均匀且细小的碳化物和铁素体。 b。可塑性和硬度较好，温度范围在A3〜1000℃之间4.不完全重结晶区a。受热影响的城市，在Ac 1〜Ac3范围内。在Ac 1〜Ac3范围内，只有部分结构经历了相变和重结晶过程，变成细小的铁素体和珠光体，并带有碳化物。铁素体的一部分仍不能渗透到奥氏体中成为粗大的铁素体c。晶粒尺寸不同，结构不均匀且机械性能不均匀5.基材低于A1（二）易渗碳钢1.完全渗碳县a。Ac3以上的区域b。钢具有a c。熔池附近（相当于低碳钢的过热区），晶粒长大焊缝，得到粗大的马氏体，细小的马氏体在与正火区2.相等的位置处获得的不完全渗碳区a。贱金属被加热到Ac1和Ac3受影响区的体温之间的热量b。原始铁素体保持不变，具有不同的生长程度，形成马氏体-铁素体组织3.回火区（Acl以下的区域）a。焊接前的母材为回火状态b。焊接前的淬火时的渗碳温度为Tt。结构及性能低于该体温的部件中的e不会改变，低于该体温的热影响区的部件将改变其结构和性能，并呈现出软化的状态。 4.基础材料？以低碳钢为例，通过比较铁碳合金状态图的组织转变，可以总结出热影响城市各地经历的点焊热循环，如图4-34所示。新提案，具体划分方案如图4-35所示？以低碳钢为例，对受热影响城市各部分的组织特征总结如表4-11所示。各部分的名称及其范围如表4-12所示二、（HAZ）性能（一）硬化1.硬化：成分对硬化倾向的影响（1）碳当量（表4-1 [ 4） a。Ceq或CE），反映了钢的化学成分对硬化程度的影响根据其对硬化（包括冷）的影响，将钢中的合金元素（包括碳）转换为当量的碳。 b。日本点焊商会推荐的CEПW和Ceq（WES）公式2.当碳化物碳当量（Pcm，CE（IIW））降低时，硬度也急剧降低，因此3. t8 / 5越大，硬化趋势越小。图4-39 4.硬度分布图4-405。估算点焊热影响区最高强度的公式（[ 1）国内钢材强度估算公式之间的关系HAZ的最大强度Hmax和P cm，t 8/5是构造强度估算公式的公式：当t 8/5
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