第十一章 焊接热影响区的组织与性能.docx

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第十一章焊接热影响区的组织与性能

金陵科技学院教案【封面】

任课系部：

材料工程学院材料系

课程名称

金属材料成型原理

课程编号

0802407007

授课对象专业

材料科学与工程

课程类别

必修课

公共基础课□；学科基础课□；专业核心课□

选修课

专业方向课□；专业拓展课□；公选课□

总学时数

48

学分数

3

学时分配

课堂讲授32学时；实践课16学时

教材名称

《材料成形基本原理》

作者

刘全坤

出版社及出版时间

机械工业出版社

指定参考书

作者

出版社及出版时间

材料成形原理

陈平昌

机械工业出版社，2001

材料成型原理

陈玉喜

中国铁道出版社，2002

授课教师

杨晓莉

职称

副教授

单位

材料工程学院

金陵科技学院教案【教学单元首页】

第次课授课学时2教案完成时间：

章、节

第十一章

主要内容

第10章焊接热影响区的组织与性能

第一节焊接热循环

第二节焊接热循环下的金属组织转变特点

第三节焊接热影响区的组织与性能

目

的

与

要

求

了解本课程的性质、目的及要求，对材料测试与研究方法有一个全面、系统的认识，熟悉材料现代分析的一般原理和主要方法，对各种材料分析方法的基本原理和基本应用有概略行的认识。

重点与难点

重点：

焊接热循环的参数及特征、不易淬火钢热影响区的组织与性能、热影响区的硬化、脆化、韧化、软化。

教学方法与手段

PPT多媒体教学结合板书

授课内容

内容

备注

11.1焊接热循环

11.1.1研究焊接热循环的意义

①找出最佳的焊接热循环；

②用工艺手段改善焊接热循环；

③预测焊接应力分布及改善热影响区组织与性能。

11.1.2焊接热循环的参数及特征

11.1.3焊接热循环参数的计算

①峰值温度Ｔm的计算

点热源（厚板）

线热源（薄板）

②相变温度以上的停留时间tH的计算

点热源（厚板）

线热源（薄板）

③冷却速度ωC和冷却时间的计算

冷却速度：

厚板薄板

冷却时间：

厚板薄板

11.2焊接热循环条件下的金属组织转变特点

11.2.1焊接过程的特殊性

五个特点（以低合金钢为例）：

①加热温度高在熔合线附近温度可达l350～l400℃；

②加热速度快加热速度比热处理时快几十倍甚至几百倍；

③高温停留时间短在AC3以上保温的时间很短（一般手工电弧焊约为4～20s，埋弧焊时30～l00s）；

④在自然条件下连续冷却（个别情况下进行焊后保温缓冷）；

⑤有热应力作用状态下进行的组织转变。

11.2.2焊接加热过程的组织转变

焊接过程的快速加热，将使各种金属的相变温度比起等温转变时大有提高。

11.2.3焊接冷却过程中的组织转变

焊接条件下的组织转变不仅与等温转变不同，也与热处理条件下的连续冷却组织转变不同。

随冷却速度增大，平衡状态图上各相变点和温度线均发生偏移。

11.3焊接热影响区的组织与性能

11.3.1焊接热影响区的组织分布

11.3.2焊接热影响区的性能

①焊接热影响区的硬化

焊接热影响区的最高硬度Hmax：

Hmax（HV10）=140+1089Pcm-8.2t8/5

材料淬硬倾向的评价指标—碳当量

国际焊接学会推荐的CE（IIW），用于中等强度的非调质低合金钢（?

b＝400～700MPa）：

20世纪60年代以后，发展了低碳微量多合金元素的低合金高强钢。

日本的伊藤等人采用Ｙ形坡口对接裂纹试验对200多个低合金钢进行研究，建立了Pcm公式：

②焊接热影响区的脆化

不同材料的焊接热影响区及热影响区的不同部位都会发生程度不同的材料脆化。

A.粗晶脆化:

在热循环的作用下，熔合线附近和过热区将发生晶粒粗化。

粗化程度受钢种的化学成分、组织状态、加热温度和时间的影响。

B.组织转变脆化:

焊接HAZ中由于出现脆硬组织而产生的脆化称之组织脆化。

C.析出脆化:

析出脆化的机理目前认为是由于析出物出现以后，阻碍了位错运动，使塑性变形难以进行。

若析出物以弥散的细颗粒分布于晶内或晶界，将有利于改善韧性。

但以块状或沿晶界以薄膜状分布的析出物会造成材料脆化。

D.热应变时效脆化:

产生应变时效脆化的原因,主要是由于应变引起位错增殖，焊接热循环时，碳、氮原子析集到这些位错的周围形成所谓Cottrell气团，对位错产生钉扎和阻塞作用而使材料脆化。

E.氢脆以及石墨脆化

③焊接热影响区的软化

④焊接热影响区的性能控制

A.控制焊接工艺过程

B.改善母材的焊接性能

金陵科技学院教案【末页】

本单元知识点归纳

研究焊接热循环的意义

焊接热影响区的组织分布特征

焊接热影响区的性能及性能控制

思考题或作业题

焊接热影响区的性能控制的方法有哪些？

请举例说明。

请举例说明焊接过程的特殊性。

本单元教学情况小结

备注

注：

教案首页和末页中间为授课内容