一文读懂焊接接头组织与性能解读

焊接接头有三部分, 分别是, 焊缝 (OA), 熔合区 (AB), 热影响区 (BC), 像下面所展示的图那样。

一、焊接接头的组成

1. 焊缝

焊件经焊接之后所形成的结合部分被称作焊缝, 其通常是由熔化了的母材以及焊材构成的, 而有时它全部是由熔化的母材构成的。

2. 熔合区

发生熔合现象的区域, 是进行焊接操作时所形成的接头范围内, 焊缝与母材相互交接之处的、起到过渡作用的特定区域, 它恰好是被加热到熔点与凝固温度这两个温度区段之间的那一部分。

3. 热影响区

焊接热影响区, 是在焊接进程当中, 其材料由于受到热的作用（然而并未熔化）, 进而发生了金相组织以及机械性能改变的那块区域。热影响区的宽度, 跟焊接方法、线能量、板的厚度以及焊接工艺存在关联, 当运用不同焊接方法去焊接低碳钢的时候, 热影响区的平均尺寸如下表所示:

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二、焊接接头的组织和性能

焊接接头里头, 焊缝金属是从高温液态冷却到常温固态的, 在这期间经历了两次结晶过程呢, 具体地说一次结晶过程是从液相转变为固相, 还存在二次结晶过程, 这二次结晶过程是在固相状态下发生组织转变的。

焊缝金属展开一次结晶进程是这样的: 结晶最初于熔池里头温度最低的那些熔合线部位发生。随着熔池温度不断降低, 晶体渐趋于长大。在其长大进程里, 鉴于相邻晶体的阻挡, 那些晶体仅仅能够朝着熔池中心生长, 进而形成柱状晶呢。当柱状晶体长大到彼此接触之时, 一次结晶进程便宣告结束。

在一次结晶进程里, 则是经由冷却速度较为迅速, 致使焊缝金属元素没办法来得及扩散开来, 进而会出现化学成分分布呈现不均匀的状况, 而这般一种状况被称作偏析。偏析存在着有可能使得焊缝力学性能以及耐腐蚀性能变得不均匀的情况, 另外还有可能产生缺陷, 像是对于热裂纹的产生而言便是与偏析存在关联的。

焊缝金属二次结晶的组织, 与焊缝化学成分有关, 焊缝金属二次结晶的性能, 也与焊缝化学成分有关, 焊缝金属二次结晶的组织及性能, 和冷却速度有关, 还与焊后热处理有关。低碳钢在平衡状态下的二次结晶组织是铁素体加少量珠光体, 低合金钢在平衡状态下的二次结晶组织同样是铁素体加少量珠光体, 随着冷却速度加快, 珠光体的含量增多了, 铁素体减少了, 焊缝的强度提高了, 硬度也有所提高了, 而塑性下降了, 韧性也下降了。含合金元素较少, 其中包括铬。

对于含合金元素较多的耐热钢, 这里的合金元素含铬量处于5%至9%之间, 当焊接材料与母材相近似时, 在焊前预热以及焊后缓冷这样的条件之下, 焊缝通常呈现为贝氏体组织, 不过也存在出现马氏体组织的可能性。经过高温回火之后, 能够得到回火索氏体组织。而当采用奥氏体不锈钢焊接材料时, 焊缝组织主要就是奥氏体。奥氏体不锈钢的焊缝组织一般是奥氏体加上少量铁素体。

因为焊缝金属的化学成分有着较为合理的状况, 二次结晶的晶粒呈现出较细的情形, 故而焊缝部位的金属具备较好的力学性能。又因焊缝余高致使焊缝部位的受力截面出现增大的情况, 所以, 焊接接头的薄弱部位并非处于焊缝, 而是位于熔合区以及热影响区。

得说清楚, 焊缝余高没办法提升整个焊接接头的强度, 原因是余高只是让焊缝截面变大了, 可熔合区以及热影响区的截面没变大。反过来讲, 余高的存在恰恰于熔合区和热影响区粗晶区范围造成结构不连续，进而致使应力集中, 让焊接接头的疲劳强度降低。

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三、熔合区和热影响区的组织和性能

焊接的时候, 热影响区顺着宽度各个点被加热了, 然而所达到的温度不一样, 因为这样焊后的组织、性能也不一样。热影响区有一个点被加热达到的最高温度, 在这个最高温度下停留的时长以及后续的冷却速度, 都将会决定这个点的组织状况。

从对结构钢应用于焊接时所展现出的热处理特性方面来看, 其能够被划分成为两类。其中, 存在一类是在一般焊接状况之下, 淬火倾向相对较小的, 像低碳钢以及含合金元素数量很少的低合金钢, 它们被称作“不易淬火钢”。再者, 另外一类乃是含碳量比较高或者含合金元素数量较多的, 在一般焊接条件下, 淬火倾向比较大, 被称为“易淬火钢”。而这两类钢材在焊接过程中所产生的热影响区中的组织也是互不相同的。