低碳鋼焊接熱影響區的組織與性能如何

A. 低碳鋼焊接接頭各部分的性能如何

焊接接頭由焊縫和熱影響區兩部分組成，熱影響區位於焊縫金屬和母材之間。以不易淬火鋼為例，如低碳鋼和合金元素較少的低合金高強鋼(16Mn、15MnTi、15MnV鋼)，其焊接熱影響區可分為粗晶區、細晶區、部分相變區等三個區域。焊縫區金屬的性能還可以，重點分析熱影響區的性能。
粗晶區(又稱過熱區)該區緊鄰焊縫，該區母材中的鐵素體和珠光體全部變為奧氏體，奧氏體晶粒長得異常粗大，冷卻後使金一般比屬的沖擊韌度急劇下降，一般比母材低25%-30%，是熱影響區中的薄弱環節。
細晶區又稱正火區，加熱溫度在Ac3以上的區域(低碳鋼為900-1100℃)。空冷後得到均勻而細小的鐵素體和珠光體，相當於熱處理中的正火組織。細晶區由於晶粒細小均勻，因此既具有較高的強度，又有較好的塑性和韌性，這是熱影響區中綜合力學性能最好的區域。但由於整個焊接接頭的性能取決於接頭中的最薄弱環節，所以該區性能雖好，卻起不到決定性作用。
部分相變區(又稱不完全重結晶區)指加熱溫度在Ac1-Ac3之間的區域(低碳鋼為750-900℃)。該區母材中的全部珠光體和部分鐵素體轉變為晶粒比較細小的奧氏體，但仍保留部分鐵素體。冷卻時，奧氏體又轉變為細小的鐵素體和珠光體，而未溶入奧氏體的鐵素體不發生轉變，晶粒比較粗大，故冷卻後的組織晶粒大小極不均勻，所以力學性能也不均勻，強度有所下降。

B. 焊接低碳鋼時，熱影響區的組織和性能的變化

低碳鋼的焊接結構，用手工電弧焊或埋弧焊自動焊時，熱影響區尺寸較小，版對焊接產品質量影響較小，焊權後可不進行熱處理;對於低合金鋼焊接結構或用電渣焊焊接的結構，熱影響區較小，焊後必須進行處理，通常可用正火的方法，細化顆粒，均勻組織，改善焊接接頭的質量;對於焊後不能進行熱處理的焊接結構，只能通過正確選擇焊接方法，合理制定焊接工藝來減小焊接熱影響區，一保證焊接質量。

C. 焊接熱影響區對焊接接頭的性能有什麼影響

焊縫兩端母材發生明顯的組織和性能變化：冷卻後鋼材顯微晶粒粗大；力學性能、塑性和韌度明顯下降。

D. 焊接熱影響區可以 分為哪三個區其組織性能各如何

焊接熱影響區:簡稱HAZ(heat
affect
zone
)在焊接熱循環作用下，焊縫兩側處於固態的母材發生明顯的組織和性能變化的區域，稱為焊接熱影響區。
一、不易淬火鋼的組織分布
特點:焊接空冷條件下不易形成馬氏體。如低碳鋼，16Mn，15MnV和15MnTi等。
按加熱溫度和組織特徵可劃分為過熱區、正火區、部分正火區和再結晶區四個區域。如圖所示。
1、過熱區(粗晶區)
溫度在固相線至1100℃之間，寬度約1~3mm。焊接時，該區域內奧氏體晶粒嚴重長大，冷卻後得到晶粒粗大的過熱組織，塑性和韌度明顯下降。
2、相變重結晶區(正火區或細晶區)
溫度在1100℃~Ac3之間，寬度約1.2~4.0mm。焊後空冷使該區內的金屬相當於進行了正火處理，故其組織為均勻而細小的鐵素體和珠光體，力學性能優於母材。
3、不完全重結晶區(也稱部分正火區)
加熱溫度在Ac3~Ac1之間。焊接時，只有部分組織轉變為奧氏體;冷卻後獲得細小的鐵素體和珠光體，其餘部分仍為原始組織，因此晶粒大小不均勻，力學性能也較差。
4、再結晶區
如果母材焊前經過冷加工變形，溫度在Ac1~450℃之間，還有再結晶區
。該區域金屬的力學性能變化不大，只是塑性有所增加。如果焊前未經冷塑性變形，則熱影響區中就沒有再結晶區。
二、易淬火鋼的組織分布
特點:空冷下容易淬火形成馬氏體。如18MnMoNb、30CrMnSi等。
1、完全淬火區
焊接時熱影響區處於AC3以上的區域，由於這類鋼的淬硬傾向較大，故焊後得到淬火組織(馬氏體)。在靠近焊縫附近(相當於低碳鋼的過熱區)，由於晶粒嚴重長大，故得到粗大的馬氏體，而相當於正火區的部位得到細小的馬氏體。根據冷卻速度和線能量的不同，還可能出現貝氏體，從而形成了與馬氏體共存的混合組織。這個區在組織特徵上都是屬同一類型(馬氏體)，只是粗細不同，因此統稱為完全淬火區。
2、不完全淬火區
母材被加熱到AC1~
AC3溫度之間的熱影響區，在快速加熱條件下，鐵素體很少溶入奧氏體，而珠光體、貝氏體、索氏體等轉變為奧氏體。在隨後快冷時，奧氏體轉變為馬氏體。原鐵素體保持不變，並有不同程度的長大，最後形成馬氏體-鐵素體的組織，故稱不完全淬火區。如含碳量和合金元素含量不高或冷卻速度較小時，也可能出現索氏體和體素體。
如果母材在焊前是調質狀態，那麼焊接熱影區的組織，除在上述的完全淬火和不完全淬火區之外，還可能發生不同程度的回火處理，稱為回火區(低於AC1
以下的區域)。
在焊接快速加熱和連續冷卻的條件下，相轉變屬於非平衡轉變，焊接熱影響區常見的組織有鐵素體、珠光體、魏氏組織、上貝氏體、下貝氏體、粒狀貝氏體、低碳馬氏體、高碳馬氏體及
M-A
組元等。
在一定條件下，熱影響區出現哪幾種組織主要與母材的化學成分和焊接工藝條件有關，母材的化學成分是決定熱影響區組織的主要因素

E. 低碳鋼的焊接熱影響區力學性能

先要區分這兩種材質本質上的區別：一、易淬火鋼：是指比較容易淬火內的鋼材。包括中容碳鋼(35、40、45、50鋼)、低碳調質高強度鋼(wc≤0.25%)、中碳調質高強鋼(wc0.25%~0.45%)、耐熱鋼和低溫鋼，其熱影響區在焊後空冷條件下也能得到馬氏體組織，處於淬火狀態。由於淬火可以提高金屬工件的硬度和耐磨性，因而廣泛用於各種工、模、量具及要求表面耐磨的零件（如齒輪、軋輥、滲碳零件等）。二、低碳鋼：是只指含碳量低於0.25%的碳素鋼，因為其強度低、硬度低而軟，故又稱為軟鋼。

F. 焊接熱影響區可以 分為哪三個區其組織性能各如何

焊接熱影響區：簡稱HAZ（heat
affect
zone
）在焊接熱循環作用下，焊縫兩側處於固態的母材發生明顯的組織和性能變化的區域，稱為焊接熱影響區。
一、不易淬火鋼的組織分布
特點：焊接空冷條件下不易形成馬氏體。如低碳鋼，16Mn，15MnV和15MnTi等。
按加熱溫度和組織特徵可劃分為過熱區、正火區、部分正火區和再結晶區四個區域。如圖所示。
1、過熱區（粗晶區）
溫度在固相線至1100℃之間，寬度約1～3mm。焊接時，該區域內奧氏體晶粒嚴重長大，冷卻後得到晶粒粗大的過熱組織，塑性和韌度明顯下降。
2、相變重結晶區（正火區或細晶區）
溫度在1100℃～Ac3之間，寬度約1.2～4.0mm。焊後空冷使該區內的金屬相當於進行了正火處理，故其組織為均勻而細小的鐵素體和珠光體，力學性能優於母材。
3、不完全重結晶區（也稱部分正火區）
加熱溫度在Ac3～Ac1之間。焊接時，只有部分組織轉變為奧氏體；冷卻後獲得細小的鐵素體和珠光體，其餘部分仍為原始組織，因此晶粒大小不均勻，力學性能也較差。
4、再結晶區
如果母材焊前經過冷加工變形，溫度在Ac1～450℃之間，還有再結晶區
。該區域金屬的力學性能變化不大，只是塑性有所增加。如果焊前未經冷塑性變形，則熱影響區中就沒有再結晶區。
二、易淬火鋼的組織分布
特點：空冷下容易淬火形成馬氏體。如18MnMoNb、30CrMnSi等。
1、完全淬火區
焊接時熱影響區處於AC3以上的區域，由於這類鋼的淬硬傾向較大，故焊後得到淬火組織（馬氏體）。在靠近焊縫附近（相當於低碳鋼的過熱區），由於晶粒嚴重長大，故得到粗大的馬氏體，而相當於正火區的部位得到細小的馬氏體。根據冷卻速度和線能量的不同，還可能出現貝氏體，從而形成了與馬氏體共存的混合組織。這個區在組織特徵上都是屬同一類型（馬氏體），只是粗細不同，因此統稱為完全淬火區。
2、不完全淬火區
母材被加熱到AC1～
AC3溫度之間的熱影響區，在快速加熱條件下，鐵素體很少溶入奧氏體，而珠光體、貝氏體、索氏體等轉變為奧氏體。在隨後快冷時，奧氏體轉變為馬氏體。原鐵素體保持不變，並有不同程度的長大，最後形成馬氏體-鐵素體的組織，故稱不完全淬火區。如含碳量和合金元素含量不高或冷卻速度較小時，也可能出現索氏體和體素體。
如果母材在焊前是調質狀態，那麼焊接熱影區的組織，除在上述的完全淬火和不完全淬火區之外，還可能發生不同程度的回火處理，稱為回火區（低於AC1
以下的區域）。
在焊接快速加熱和連續冷卻的條件下，相轉變屬於非平衡轉變，焊接熱影響區常見的組織有鐵素體、珠光體、魏氏組織、上貝氏體、下貝氏體、粒狀貝氏體、低碳馬氏體、高碳馬氏體及
M-A
組元等。
在一定條件下，熱影響區出現哪幾種組織主要與母材的化學成分和焊接工藝條件有關，母材的化學成分是決定熱影響區組織的主要因素

G. 低碳鋼焊接時熱影響區各有哪些區段 各區段組織與性能上如何

1、過熱區（1100℃以上）：晶粒粗大，可能出現魏式組織，硬化之後易產生裂紋，塑性不好。

2、正火區（850~℃）：金屬發生重結晶，晶粒細化，韌性、塑性和強度提高，力學性能良好。

3、不完全重結晶區（700~850℃)：粗大的鐵素體和細小的珠光體，鐵素體的機械性能不均勻，在急冷條件下可能出現高碳馬氏體，韌性和塑性下降，硬度上升力學性能較差。

(7)低碳鋼焊接熱影響區的組織與性能如何擴展閱讀：

焊接熱影響區的性能：

1、硬度：焊接熱影響區的硬度主要取決於被焊鋼種的化學成分和冷卻條件，其實質是反映不同金相組織的性能。由於硬度試驗比較方便，因此，常用熱影響區的最高硬度HMAX來判斷熱影響區的性能，它可以間接預測熱影響區的韌性、脆性和抗裂性等。

工程中已把熱影響區的HMAX作為評定焊接性的重要指標。應當指出，即使同一組織也有不同的硬度，這與鋼的含碳量以及合金成分有關。例如高碳馬氏體的硬度可達600HV，而低碳馬氏體只有350～390HV。

2、脆化：焊接熱影響區的脆化常常是引起焊接接頭開裂和脆性破壞的主要原因。脆性和韌性是衡量材料在沖擊載荷作用下抵抗斷裂的能力，是材料強度和塑性的綜合體現。材料的脆性越高，意味著材料的韌性越低，抵抗沖擊載荷的能力越差。

由於熱影響區上微觀組織分布是不均勻的，甚至在某些部位出現其強度遠低於母材的情況，亦即發生了嚴重的脆化，因而使焊接熱影響區成為整個接頭的一個薄弱部位。因此，研究焊接熱影響區的脆化問題，了解和認識脆化現象主要涉及粗晶脆化、組織脆化以及熱應變時效脆化等脆化機制，從而提高其韌性以改善整個接頭的力學性能。

3、韌化：焊接熱影響區特別是熔合區和粗晶區是整個焊接接頭的薄弱地帶，因此，應採取措施提高焊接熱影響區的韌性。

但焊接熱影響區的韌性不可能像焊縫那樣利用添加微量合金元素的方法加以調整和改善，它是材質本身所固有的，故只能通過提高材質本身的韌性和某些工藝措施在一定范圍內加以改善。根據研究，焊接熱影響區的韌化可採用以下兩方面的措施。

4、軟化：冷作強化或熱處理強化的金屬或合金，在焊接熱影響區一般均會產生不同程度的失強現象，最典型的是經過調質處理的高強鋼和具有沉澱強化及彌散強化的合金，焊後在熱影響區產生的軟化或失強。冷作強化金屬或合金的軟化，則是由再結晶引起的。熱影響區軟化或失強對焊接接頭力學性能的影響相對較小，但卻不易控制。