材料成形原理重点
材料成型原理
)(]4cos cos 32[316323θθθπσf G G G V LS ∙∆=+-∆=∆**均异1. 固态金属的加热膨胀的实质是原子距离的增加与空穴的产生，粘度的实质是液态金属原子间的结合力，表面张力的实质是表面原子受力不平衡。
2.金属的熔化过程是金属由固态变成液态时原子由规则排列变成非规则排列的过程，在该过程中，原子紊乱度增加，熵值增大。
3. 理想液态金属的结构由原子集团、游离态原子、空穴或裂纹组成。
实际液态金属除上述四种外，还有杂质与气泡组成。
4. 三个起伏是能量起伏、浓度起伏、结构起伏。
5. 粘度的影响因素：①粘度与离位激活能成正比。
②一定范围内，温度与粘度成反比。
③与杂质及合金元素有关。
④熔体处理。
包括精炼处理，粘度降低；变质处理，改变其中的形状；细化处理，减少其尺寸。
粘度在材料成型中的意义：①液态金属的净化。
②对液态金属流动阻力的影响。
③对凝固过程中液态金属对流的影响。
表面张力的影响因素：①熔点越高，表面张力越大。
②温度与表面张力成反比。
③与合金元素有关。
表面活性元素使表面张力减小，表面非活性元素使其增加。
表面张力的意义：①对铸型表面光滑程度的影响。
②获得薄壁件。
③对铸件凝固后期热裂有影响。
6.当界面上的原子与内部的原子所处的状态相差不大时，接触的两相质点间结合力越大，界面张力越小，界面越稳定，润湿角越小。
7. 因素：液态金属性质；铸型性质；浇注条件；铸件结构。
根据公式型浇θθθθαρμ-+∙∙=L K C KL P F l )-(gH 211一.液态金属性质：①合金成分。
纯金属、共晶合金流动性好；结晶温度越宽，充型能力越差。
②.结晶潜热越大，充型能力越大。
③比热容越大，密度越大，充型能力越大；导热系数越大，充型能力越大。
④粘度越大，充型能力越差⑤表面张力越大，充型能力越差。
二 铸型性质。
①蓄热系数越大，充型能力降低②型腔温度增大，充型能力降低③铸型中的气体。
三 浇注条件。
①浇注温度增大，充型能力越好②颈压头增大，充型能力增强③浇注系统结构。
材料成型原理
1、对数应变有何特点？它与相对线性应变有何关系？答：对数应变能真实的反应变形的累积过程。
只有当变形程度很小时，相对应变才近似等于对数应变。
2、平面应变状态：某一个坐标平面内的应变分量全为0。
3、平面应力状态；假设变形体内的各质点与某坐标轴垂直的平面上没有应力，且所有的应力与该坐标轴无关。
4、孪生：在切应力的作用下某一部分沿一定晶面产生一定角度的切变5、轴对称：当旋转体承受的外力对称于旋转轴分布时，则体内质点所处的应力状态称为6、主应力：主平面上的正应力。
理想弹性；存在弹性变形阶段，塑性变形时无加工硬化7、简单加载：在加载过程中各应力分量按同一比例增加，应力主轴方向固定不变。
8、增量理论：对称流动理论，是描述材料处于塑性状态时，应力与应变增量或应变速率之间关系的理论。
9、塑性抗力因素：金属本质，变形温度，变形速度，应力状态10加工硬化：塑性变形时材料的强度硬度升高，塑性韧性降低的现象。
11刚塑性硬化材料：无弹性变形阶段，塑性变形时有加工硬化12理想弹塑性：存在弹性变形阶段，塑性变形时无加工硬化的材料13 滑移：晶体在外力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面和晶向对于另一部分发生相对移动或切变。
14全量理论：在小变形的简单加载过程中应力主轴保持不变，由于各瞬时应变增量主轴和应力主轴重合，故应变主轴也将保持不变，在这种情况下，建立塑性变形的全量应变与应力之间的关系成为全量理论。
15什么叫张量？张量有什么性质？答：张量可以定义为由若干个当坐标系改变时满足装换关系所有分量的集合。
性质：张量不变量；张量可以叠加和分解；张量可以分为对称张量，非对称张量，反对称张量；二阶对称张量存在三个主轴和三个主值。
10、应力偏张量和应力球张量的物理意义是什么？答：应力偏张量可以是物体产生形状变化，但不能产生体积变化，可使材料产生塑性变形。
应力球张量不能使物体产生形状变化，而只能产生体质变化，不能使物体产生塑性变形。
11、应力状态对金属的塑性和变形抗力有何影响？答：塑性的大小与金属所受压应力数目和多少有关系。
材料成型工艺基础重点总结
第一章：金属旳液态成型一、充型：1.充型概念：液态合金填充铸型旳过程，简称充型。
2.充型能力：液态合金充斥铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件旳能力。
⏹充型能力局限性时，会产生浇局限性、冷隔、夹渣、气孔等缺陷⏹影响充型能力旳重要原因⏹⑴合金旳流动性—液态合金自身旳流动能力a 化学成分对流动性旳影响—纯金属和共晶合金旳成分旳流动性好b工艺条件对流动性旳影响—浇注温度、充型能力、铸型阻力c流动性旳试验⏹⑵工艺条件：a 、浇注温度一般T浇越高，液态金属旳充型能力越强。
b、铸型填充条件—铸型旳许热应力c、充型压力：态金属在流动方向上所受旳压力越大，充型能力越强。
d、铸件复杂程度:构复杂，流动阻力大，铸型旳充填就困难e、浇注系统旳旳构造浇注系统旳构造越复杂，流动阻力越大，充型能力越差。
f、折算折算厚度也叫当量厚度或模数，为铸件体积与表面积之比。
折算厚度大，热量散失慢，充型能力就好。
铸件壁厚相似时，垂直壁比水平壁更轻易充填。
——影响铸型旳热互换影响动力学旳条件（充型时阻力旳大小），必须在保证工艺条件下金属旳流动性好充型能力才好。
二、冷却⑴影响凝固旳方式旳原因：a.合金旳结晶温度范围—合金旳结晶温度范围愈小，凝固区域愈窄，愈倾向于逐层凝固。
金属和共晶成分旳合金是在恒温下结晶旳。
由表层向中心逐层推进(称为逐层凝固)方式，固体层内表面比较光滑，流动阻力小，流动性好。
b.铸件旳温度梯度—在合金结晶温度范围已定旳前提下，凝固区域旳宽窄取决与铸件内外层之间旳温度差。
若铸件内外层之间旳温度差由小变大，则其对应旳凝固区由宽变窄。
⑵凝固:a.逐层凝固—充型能力强，便于防止缩孔、缩松。
灰铸铁和铝硅合金等倾向于逐层凝固。
b.糊状凝固—充型能力差，难以获得结晶紧实旳铸件球铁倾向于糊状凝固。
c.中间凝固—⑶收缩:a.液态收缩从浇注温度到凝固开始温度之间旳收缩。
由温度下降引起。
T浇—T液用体收缩率表达b.凝固收缩从凝固开始到凝固终止温度间旳收缩。
材料成型原理
1、什么是缩孔和缩松？请分别简述这两种铸造缺陷产生的条件和基本原因？
答：铸造合金在凝固过程中，由于液态收缩和凝固收缩的产生，往往在铸件最后凝固的部位出现孔洞，称为缩孔；其中尺寸细小而且分散的孔洞称为分散性缩孔，简称缩松。
缩孔产生的条件是：铸件由表及里逐层凝固；其产生的基本原因是：合金的液态收缩和凝固收缩值之和大于固态收缩值。
缩松产生的条件是：合金的结晶温度范围较宽，倾向于体积凝固。
其产生的基本原因是：合金的液态收缩和凝固收缩值之和大于固态收缩值。
2.简述提高金属塑性的主要途径。
答：一、提高材料的成分和组织的均匀性
二、合理选择变形温度和变形速度
三、选择三向受压较强的变形方式
四、减少变形的不均匀性。
材料成型内容要点(完整版)
《材料成形工艺基础》要点第一章金属的液态成形第一节液态成形理论基础1.三种凝固方式（逐层、糊状、中间）及其影响因素（结晶温度范围、温度梯度）2.合金的流动性及其影响因素（合金成分）a)为什么共晶合金的流动性好？3.合金的充型能力对铸件质量的影响（浇不足、冷隔）4.影响充型能力的主要因素（合金的流动性、浇注条件、铸型条件）5.合金收缩的三个阶段（液态、凝固、固态）6.缩孔、缩松产生的原因、规律（逐层：缩孔；糊状：缩松；位置：最后凝固部位）7.缩孔与缩松防止（定向凝固原则；措施：加冒口、冷铁）8.铸造应力产生的原因和种类（热应力、机械应力或收缩应力）9.热应力的分布规律（厚：拉；薄：压）及防止（同时凝固原则）10.铸造残余应力产生的原因（热应力）及消除措施（时效处理）11.铸件变形与裂纹产生的原因（故态收缩，残余应力）12.变形防止办法（同时凝固；反变形；去应力退火）13.热裂纹与冷裂纹的特征第二节液态成形方法1.常用手工造型方法（五种最基本的方法：整模、分模、活块、挖砂、三箱）的特点和应用（重在应用）2.机器造型：实现造型机械化的两个主要方面（紧砂、起模）3.熔模铸造的原理（理解）、特点（理解）和应用。
a)为什么熔模铸件精度高，表面光洁？b)为什么熔模铸造适合于形状复杂的铸件？c)为什么熔模铸造适合于难于加工的合金铸件？4.金属型铸造的原理（理解）、特点（理解）和应用。
a)为什么金属型铸件精度高，表面光洁？b)为什么金属型铸造更适合于非铁合金铸件的生产？5.压力铸造的原理（理解）、特点（理解）和应用。
6.低压铸造的原理（理解）、特点（理解）和应用。
7.离心铸造的原理（理解）、特点（理解）和应用。
第三节液态成形件的工艺设计1.浇注位置的概念及其选择原则（重在理解和应用）2.分型面的选择原则（重在理解和应用）3.铸造成形工艺参数（加工余量、拔模或起模斜度、收缩率）4.铸造工艺图（能用规定的符号和表达方式正确画出）第四节液态成形件的结构设计1.铸件壁厚设计（大于最小壁厚；小于临界壁厚；壁厚均匀；由薄到厚均匀过渡）a)为什么要大于最小壁厚？b)为什么要小于临界壁厚？c)壁厚不均匀会产生什么问题？2.铸件壁间连接（圆角；避免锐角）3.铸件筋条设计（避免十字交叉）4.铸件外形设计和铸件内腔设计（理解；重在应用）5.结构斜度的设计（结构斜度与起模斜度的区别；重在应用）第二章金属的塑性成形第一节塑性成形工艺基础1.常用的六类塑性成形方法（轧制、拉拔、挤压、自由锻、模锻、板料冲压）2.与铸造比较，塑性成形法的最显著的特点（性能好，但形状不能太复杂）3.塑性变形对金属组织和性能的影响（冷变形条件下和热变形条件下；纤维组织及其性能特点）4.金属可锻性的衡量指标（塑性、变形抗力）及影响因素（成分；组织；温度）5.金属加热缺陷（过热、过烧、脱碳、过渡氧化）与碳钢始锻温度（低于固相线200℃）第二节热锻成形工艺1.自由锻基本工序（镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转）2.自由锻件结构工艺性3.模锻的基本原理（理解）及特点4.胎模锻的概念及特点（理解）第三节板料冲压1.两大类基本工序（分离工序和变形工序）2.冲裁的概念；冲裁变形过程（弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂分离阶段）及冲裁件断面特征（塌角或圆角带；光亮带；断裂带）3.切断的概念4.弯曲变形的特点（内：压；外：拉）；弯曲的质量问题（弯裂；回弹）；弯裂的防止办法（限制最小弯曲半径；弯曲线与纤维方向垂直）；回弹的防止办法（模具角度比弯曲件角度小一个回弹角值）5.拉深的概念；拉深和冲裁工序所使用的凸、凹模之间的区别（间隙大小；圆角）拉深件质量问题（拉裂与起皱）6.拉深系数的概念及计算7.三类冲模的概念四种挤压方式第三章材料的连接成形第一节焊接成形工艺基础1.三大类焊接方法（熔化焊；压焊；钎焊）；2.熔焊的冶金特点（理解）及保证焊接质量的基本措施（保护焊接区；渗加合金元素；脱氧脱硫）；3.焊接接头的概念（焊缝加热影响区）；4.焊接热影响区的概念（焊接过程中，焊缝两侧受焊接热作用而发生组织与性能变化的区域）；5.低碳钢焊接热影响区的组成及其特点（熔合区；粗晶，性能差；过热区：粗晶，性能差；正火区：细晶，性能好；部分相变区：性能稍差）；6.焊接应力与变形产生的原因（局部加热）；7.防止和减少焊接应力的措施（焊前预热；焊接次序；焊后缓冷；焊后去应力退火）；8.焊接变形的形式（收缩变形；角变形；弯曲变形；扭曲变形；波浪变形）；9.防止和减小焊接变形的措施（刚性固定；反变形；焊接次序；焊前预热；焊后缓冷；矫正）；10.焊接缺陷的种类及其检验方法（理解）；第二节焊接方法1.焊条的组成及作用（焊芯和药皮；焊芯：作电极和焊缝的填充金属；药皮：稳定电弧燃烧；保护焊接区；渗加合金元素；脱氧脱硫）；a)为什么焊条药皮中要加脱氧剂？2.两种重要的焊条（J422、J507）；焊条选用原则（重在应用）3.埋弧焊的原理（理解）、特点和应用范围（水平位置焊接长直焊缝；大直径环形焊缝）b)埋弧焊的生产率为什么高于焊条电弧焊？c)埋弧焊与焊条电弧焊相比，为什么可以节省材料？d)埋弧焊为什么不能实现全位置焊接？4.氩弧焊的原理、特点及其应用；5.二氧化碳气体保护焊的原理、特点及其应用（注意与氩弧焊比较理解）e)二氧化碳保护焊时焊丝的成分有何要求，为什么？6.电渣焊的原理（电阻热）及其应用。
材料成型
一、名词解释1表面张力—表面上平行于表面切线方向且各方向大小相等的张力。
表面张力是由于物体在表面上的质点受力不均匀所致。
2 粘度－表面上平行于表面切线方向且各方向大小相等的张力。
或作用于液体表面的应力τ大小与垂直于该平面方向上的速度梯度dvx/dvy的比例系数。
3 表面自由能(表面能)－为产生新的单位面积表面时系统自由能的增量。
4 液态金属的充型能力－液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，即液态金属充填铸型的能力。
5 液态金属的流动性－是液态金属的工艺性能之一，与金属的成分、温度、杂质含量及其物理性质有关。
6 铸型的蓄热系数－表示铸型从液态金属吸取并储存在本身中热量的能力。
7 不稳定温度场－温度场不仅在空间上变化，并且也随时间变化的温度场.稳定温度场－不随时间而变的温度场（即温度只是坐标的函数）：8 温度梯度—是指温度随距离的变化率。
或沿等温面或等温线某法线方向的温度变化率。
9 溶质平衡分配系数K0—特定温度T*下固相合金成分浓度CS*与液相合金成分CL*达到平衡时的比值。
10 均质形核和异质形核－均质形核(Homogeneous nucleation) ：形核前液相金属或合金中无外来固相质点而从液相自身发生形核的过程，亦称“自发形核” 。
非均质形核(Hetergeneous nucleation) ：依靠外来质点或型壁界面提供的衬底进行生核过程，亦称“异质形核”。
11、粗糙界面和光滑界面－从原子尺度上来看，固－液界面固相一侧的点阵位置只有50％左右被固相原子所占据，从而形成一个坑坑洼洼凹凸不平的界面层。
粗糙界面在有些文献中也称为“非小晶面”。
光滑界面—从原子尺度上来看，固－液界面固相一侧的点阵位置几乎全部为固相原子占满，只留下少数空位或台阶，从而形成整体上平整光滑的界面结构。
也称为“小晶面”或“小平面”。
12 “成分过冷”与“热过冷”－液态合金在凝固过程中溶质再分配引起固－液界面前沿的溶质富集，导致界面前沿熔体液相线的改变而可能产生所谓的“成分过冷”。
材料成型原理
材料成型原理
材料成型是指通过施加力使材料发生塑性变形，最终将其形成所需的形状和结构的加工过程。
材料成型原理主要包括塑性变形原理、流变性原理和热力学原理。
首先，塑性变形原理是指在加工过程中，通过施加外力，使材料的形状和结构发生塑性变化。
材料在外力作用下，内部的晶格结构发生变化，原子和分子之间的间距发生改变，从而使材料在塑性变形时能够保持一定的变形。
塑性变形的主要特点是具有可逆性和延展性，材料可以通过外力的作用重新回复到原来的形状。
其次，流变性原理是指材料在加工过程中具有流动性的特点。
材料的塑性变形是在材料内部原子和分子之间的相互作用力的作用下进行的，这种相互作用力与材料的成分、结构和处理状态等多种因素有关。
材料在受力作用下会发生流动，流变性的大小取决于材料的粘度和塑性变形时的应变速率。
最后，热力学原理是指在材料成型过程中，热量的传导和转化对塑性变形和流变性的影响。
材料在受力作用下会产生热量，而热量的传导和转化又会对塑性变形和流变性产生影响。
例如，在金属材料的锻造加工中，受力作用下会产生大量的热量，而热量的传导又会使材料的温度升高，从而影响材料的塑性变形和流变性。
总之，材料成型原理是在外力的作用下，通过塑性变形、流变性和热力学的相互关系，实现材料的形状和结构的加工过程。
了解和掌握材料成型原理，可以指导材料加工和制造过程的设计和优化，提高材料的性能和加工效率。
[整理]《材料成形原理》复习重点.
![[整理]《材料成形原理》复习重点.](https://img.taocdn.com/s3/m/a65bfbd44afe04a1b071de4a.png)
一、名词解释1 表面张力2 粘度3 表面自由能(表面能)4 液态金属的充型能力5 液态金属的流动性6 铸型的蓄热系数7 不稳定温度场和稳定温度场8 温度梯度9 溶质平衡分配系数K010 均质形核和异质形核11、粗糙界面和光滑界面12 “成分过冷”与“热过冷”13 内生生长和外生生长14 枝晶间距15 共生生长和离异生长16 孕育与变质17 联生结晶18 择优生长19 快速凝固20 气体的溶解度21 熔渣的碱度22、长渣和短渣23 熔渣的氧化和还原能力24 扩散脱氧25 沉淀脱氧26 真空脱氧27 偏析28 微观和宏观偏析29 气孔30、冷裂纹和热裂纹31 溶质再分配32 热流密度33 焊接34 热影响区35 焊接线能量E36 焊接的合金化37 合金化的过渡系数38 熔合比39 内力40 内应力41 焊接瞬时应力42 焊接残余应力43 焊接变形44 裂纹45 塑性46 热塑性变形47、张量48 塑性49 简单加载50、应力球张量51、加工硬化52、应变速率53、滑移54、主切应力平面55、平面应变状态56、附加应力二、简答题1 实际液态金属的结构2 液态金属表面张力的影响因素3 简述大平板铸件凝固时间计算的平方根定律4 铸件凝固方式的分类5 简述Jackson因子与界面结构的关系6 试写出“固相无扩散，液相只有有限扩散”条件下“成分过冷”的判据，并分析哪些条件有助于形成“成分过冷”。
7 写出成分过冷判别式（在“固相无扩散，液相为有限扩散”条件下），讨论溶质原始含量C0、晶体生长速度R、界面前沿液相中的温度梯度GL对成分过冷程度的影响，并以图示或文字描述它们对合金单相固溶体结晶形貌的影响。
8 层片状共晶的形核和长大方式9. 铸件的凝固组织可分为几类，它们分别描述铸件凝固组织的那些特点？11 防止气孔产生的措施12 夹杂物对金属性能的影响13.常见焊缝中的夹杂物有几类，它们会对焊缝产生哪些危害？14 试比较缩孔与缩松的形成机理15. 简述凝固裂纹的形成机理及防止措施。
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焊接：焊接技术又称为材料连接工程，他是材料加工与成型工艺的重要技术方法之一。
焊接时通过加热或加压，或两者并用，使两个分离的工件（同类型或异种金属或非金属，也可以是金属与非金属）产生原子（分子）间结合而形成永久性连接的工艺过程。
焊接的物理本质：使两个工件实现了原子间结合。
焊接的分类：熔焊，压焊，钎焊熔焊：通过局部加热使连接处达到熔化状态，然后冷却结晶形成共同晶粒。
它最有利于形成原子间结合，是金属焊接的最主要方法。
压焊：利用加压，摩擦，扩散等物理作用克服连接表面的不平度，挤除氧化膜等污染物，在固态条件下实现连接。
钎焊：与熔焊不同，它采用熔点低于母材的金属材料做钎料，加热的温度仅使钎料熔化而母材不熔化。
熔焊焊接接头的形成：一般经历加热，熔化，冶金反应，凝固结晶，固态相变直至形成焊接接头。
焊接的物理冶金过程：在焊接热源的作用下，焊接材料及母材金属局部熔化，热源离开偶经过化学冶金反应的熔池金属开始凝固结晶，金属原子由近程有序排列转变为远程有序排列，即由液态转变为固态。
随着温度的降低，具有同素异构转变的金属，在冷却过程中还将发生不同的固态相变。
焊接接头示意图：1-焊缝2-熔合区3-热影响区4-母材*焊缝金属的组织：焊接熔池完全凝固以后，焊缝金属在随后的连续冷却过程中将发生固态相变，相变类型取决与焊缝金属的化学成分及冷却条件。
对碳钢和合金钢焊缝而言，高温奥氏体将在不同温度区间转变成铁素体，珠光体，贝氏体及马氏体，在室温下得到相应的混合组织。
焊接热循环：在焊接中，焊件上某点的温度由低到高，达到最大值后又由高到低随时间变化的过程称为焊接热循环。
HAZ：熔焊是，在焊接热源的作用下焊缝周围的母材发生组织和性能变化的区域，称为热影响区（HAZ），或称为“近缝区”。
焊接热循环的主要参数：焊接热循环反映了焊接过程中热源对被焊金属的热作用。
①加热温度vH（H下标）②最高温度θm（m下标）最高温度又称为峰值温度，它与HAZ中的点有对应关系，距离焊缝近的点的峰值温度高，也就是说，焊接热影响区的最高温度代表了HAZ中该点的位置。
③相变温度以上的停留时间tc(c下标）④冷却速度vc或冷却时间tc (c都是下标）焊接热影响区的组织转变特点：（1）焊接热循环的特点：①焊接HAZ加热温度高：在热处理条件下，可以控制工件的加热温度为Ac3以上100-200℃以控制其晶粒度。
②加热温度快：焊接时加热速度比热处理时高出几十甚至几百倍③高温停留时间短：焊条电弧焊为4-20s，埋弧焊较长为30-100s ④局部受热：焊接时焊件局部受热，且随焊接热源的移动被加热区域随之变化。
（2）焊接加热过程中奥氏体的特点：焊接条件下由于加热速度快，使钢的Ac1,Ac2,Ac3点相应提高，二者温差也增大。
焊接HAZ加热温度高，这不但促进奥氏体化，而且咋子高温下奥氏体晶粒迅速长大，使HAZ高温区奥氏体粗大，冷却后为粗大的奥氏体转变产物。
*（3）焊接冷却过程中的组织转变特点：利用快速相变仪测定焊接CCT图称之为模拟焊接热影响区拦蓄冷却组织转变图，简称为SH-CCT图。
其加热的峰值温度为1300-1350℃。
焊缝金属性能的控制：（1）①焊缝合金化与变质处理：目的是为了保证焊缝金属的焊态强度与韧性，可以采取固溶强化，细晶强化，弥散强化，相变强化的措施。
②工艺措施：通过调节焊接参数的方法提高焊缝的性能，如采取震动结晶，焊后热处理等。
HAZ组织分布：（1）低碳钢及不易淬火的低合金钢HAZ组织分布：①熔合区”又称为半熔化区，此区虽然较窄，但是，由于晶界与晶内局部熔化，成分与组织不均匀分布，过热严重，塑形差，所以是焊接接头的薄弱环节。
②过热区：也是焊接接头的薄弱环节③相变重结晶区（正火区）：塑形和韧性很好。
④不完全重结晶区：虽然受热不严重但是性能不如相变重结晶区。
（2）易淬火钢HAZ组织分布：①焊前为正火或退火状态：HAZ主要由完全淬火区和不完全淬火区组成。
完全淬火区θm高于Ac3，由于完全A化，焊后因快冷得到淬火组织M（M+B）；在不完全淬火区，最后得到M+F混合组织。
②焊前为调质态：HAZ组织可分为完全淬火区，不完全淬火区和回火区。
前两个区域与正火状态下基本相同，回火区强度下降，塑形韧性上升，故称之为回火软化。
HAZ的性能变化：①硬化：HAZ硬度主要决定于母材化学成分和冷却条件②HAZ脆化的原因：粗晶脆化，析出脆化，组织脆化，氢脆化析出脆化是由于焊前母材为过饱和固溶体，在焊接热作用下产生时效或回火效果，碳化物或氮化物析出造成的塑形及韧性下降。
③软化：焊接调质钢或淬火钢时，HAZ受热温度超过回火温度，在Ac1附近强度下降的现象称为回火软化。
*HAZ韧化：韧性是指材料在塑形应变和断裂全过程中吸收能量的能力，它是强度和塑形的综合变现。
保证韧性的措施：①调整低合金高强钢的成分和HAZ组织状态②合理制订焊接工艺：正确选择焊接热输出，预热温度，必要时预热。
*焊接熔池的特点：①熔池的体积小，冷却速度大。
②焊接熔池的液态金属处于过热的状态。
③焊接熔池中的液态金属始终处于运动状态。
熔池凝固的特点：①联晶结晶（或称为交互结晶，外延结晶）②择优生长③凝固线速度*偏向晶：在通常焊接速度的情况下，焊缝的柱状晶是朝向焊接方向并弯曲地指向焊缝中心，被称为“偏向晶”。
*定向晶：在高温焊接条件下，柱状晶成长方向课垂直于焊缝边界，一直生长到焊缝中心，被称为“定向晶”。
*定向和偏向的形成原因：焊缝中柱状晶成长方向，之所以具有定向和偏向的特征，与熔池移动过程中最快散热方向有关；由边界成长起来的柱状晶，总是垂直于等温面而指向焊缝中心。
当热源移动速度很快时，焊接熔池已变成细长条。
从理论上说，在热源运动方向上可认为无温度梯度存在，所以最快散热方向垂直于焊缝轴线。
因而柱状晶也只能垂直于焊缝轴线想焊缝中心成长，成为典型的对向成长的结晶状态。
*凝固线速度：可以通过柱状晶成长速度和凝固时间来反映。
*焊缝各部位结晶状态的变化：在焊缝的边界，由于溶合线上的温度梯度大，结晶速度R小，成分过冷很难形成，结晶速度逐渐加快，故多为平面晶形态成长。
随着晶粒最贱远离边界向焊缝中心成长，温度梯度G逐渐变小，结晶温度逐渐加快，熔池的质量分数增高，乘风过冷区逐渐增大，柱状晶内的亚结构依次向胞状晶胞状树枝晶树枝状晶发展。
警惕生长到焊缝中心时，翁杜梯度G最小，结晶速度最大，溶质的质量分数最高成分过冷区大，最终可能生成等轴晶。
*焊缝金属凝固组织的形态：①柱状晶：平面晶，胞状晶，胞状树枝晶，树枝状晶（柱状支晶）；②等轴晶第八章成形工艺中的冶金反应特点*焊接冶金反应特点：药皮反应区，溶滴反应区和熔池反应区焊接区气体来源：主要来源于焊接材料，如焊条药皮，焊剂及药芯焊丝中的造气剂，高价氧化物和水分等都是气体的主要来源。
气体保护焊时焊接区内的气体主要来源所采用的保护气体中的杂质。
热源周围的气体也是一种难以避免的气体源。
氮与金属的作用：①氮在金属中的溶解：四个阶段：第一阶段：气体分子向金属与气体的界面上运动；第二阶段：气体被金属表面吸附;第三阶段：气体分子在金属表面分解成原子；第四阶段：原子穿过金属表面层向金属深处扩散。
氮的影响：在低碳钢中使材料变脆，即严重降低金属的塑形和韧性，尤其是低温韧性；造成时效脆化；与AL生成ALN，呈细微的多角形颗粒分布在晶界，使材料脆化；液态金属可以溶解大量的氮，当气泡逸出速度小于凝固速度时，凝固后析出形成气孔。
氮的控制：①加强保护：对氮的控制主要是加强对金属的保护，防止空气的侵入。
②正确选择焊接参数：如电弧电压增加时，导致保护变差，使焊缝含氮量增加，焊接电流增加时，由于溶滴过渡频率的增加，导致氮与溶滴作用时间减小，可使焊缝的含氮量减少。
③控制合金元素的含量：若在液态金属中加入Ti,Al,Zr等固定N的元素，形成稳定的氮化物，则可显著降低气孔形成倾向和时效脆化的倾向。
但要严格控制加铝量。
氢与金属的作用：分为两类：第一类：如AL,Fe,Ni,Cu,Mo等它们不与氢形氢化物，但与液态吸氢量大，且氢的溶解死吸热反应。
第二类：如Ti,Zr,V,Nb等，它们能与氢形成氢化物，在较低温度下吸氢量大，高温时小，吸氢过程是放热反应。
氢在金属中的溶解必须分解成原子装或离子状（主要是离子）才能向金属中溶解。
氢的扩散：氢不仅原子半径小，而且形成带点质点H+，H-,因此活动能力强，很容易在金属中进行扩散。
除了一部分滞留于各种缺陷而聚集成分子状态外，过饱和的氢几十载常温下也能在金属的晶格中自由扩散，甚至可以扩散到金属表面而逸出。
能在金属的晶格中自由扩散的叫做扩散氢，而被滞留在曲线中的氢叫残留氢。
氢总是从高浓度区向低浓度区进行扩散称为“浓度扩散”。
此外，由于焊接接头的各区域成分的差异或温度分不同而造成相变先后时间的不同，导致接头中出现不同点阵结构的组织，这时可发生氢有体心立方点阵组织向面心立方点阵组织扩散的现象。
这种扩散叫做“相变诱导扩散”。
应力的存在也是促进氢进行扩散的推动力之一，并且总是向拉应力大的方向扩散，被称为“应力诱导扩散”。
氢的影响：①氢脆：由溶解在金属晶格中的氢引起的；②白点（鱼眼）：碳钢或低合金钢中，若氢含量高，则常常在拉伸或弯曲断面上出现银白色的圆形局部脆断点，称之为白点；③气孔：当气泡外逸速度小于凝固速度时形成；④冷裂纹：金属冷却带较低温度下产生的一种裂纹，其危害性很大。
氢的控制：①限制氢的来源：焊接时必须限制焊接材料的水含量，必须清除焊丝和焊件表面的杂质。
②冶金处理：常通过调整焊接材料的成分，使氢在高温下生成比较稳定的不溶于液态金属的氢化物如（HF,OH）来降低焊缝中的含氢量。
③控制工艺过程，调整焊接参数控制熔池存在时间和冷却速度等，均能减少金属中的H。
④脱氢处理：即焊后把焊件加热到一定温度，促使氢扩散外逸的工艺叫做脱氢处理。
把焊件加热到350℃，保温1h可使绝大部分的扩散氢去除。
氧与金属的作用：①氧在金属中的溶解：以原子氧和FeO两种形式存在。
随温度升高，溶解度增加。
②氧化反应：焊接时，通过各个反应区中氧化性气体（O2，CO2，H2O等）和活性熔渣与金属发生相互作用而实现的。
氧的影响：氧化物极容易呈薄膜状偏析于晶粒边界或以夹杂物形式存在于晶界。
氧在钢中无论以何种形式存在，对金属性能都有很大影响。
随着含氧量的增加，金属的强度，塑形，韧性都明显下降，特别是低温冲击韧度，急剧下降。
溶解在金属中的氧还能与碳反应，生成不溶于金属的CO气体。
在液态金属凝固时，若CO气体来不及逸出，就会形成气孔。
当溶滴中生成气体时，因CO气体受热膨胀，使溶滴爆炸造成飞溅，还会影响焊接过程的稳定。
氧的控制：①纯化焊接材料:如采用惰性气体保护焊，采用低氧或无氧的焊条，焊剂等；②控制焊接参数：焊接条件的变化可能造成保护不良的效果，如电弧电压增大时，使空气和熔渣接触的机会增多，会导致焊缝含氧量的增加。