焊缝接头组织的金相观察与分析
焊缝组织分析与质量控制
过热粗晶区魏氏组织
低碳钢中的魏氏组织
3、细晶区
此区加热温度在A~1100°之 间。在加热过程中，铁素体和 珠光体全部转变为奥氏体，即 产生金属的重结晶现象。由于 加热温度稍高于A ，奥氏体晶 粒尚未长大，冷却后将获得均 匀而细小的铁素体和珠光体， 相当于热处理时的正火组织， 故又称为正火区或相变重结晶 区。该区的组织比退火 (或轧制) 状态的母材组织细小，如图所 示。
纯钛加热快冷β→α’,钛马氏体。
3、有同素异构转变的多相合金
钢材（Fe-C合金) 过热区（1100--1490℃），易产生魏氏组织 重结晶区（900--1100℃）加热与冷却两次重
结晶，内部晶格发生变化。低碳钢相当于正火 组织
不完全重结晶区（750--900℃）粗晶与细 晶的混合组织
再结晶区 （晶粒外形变化）冷变形钢—晶粒细 化
1、焊接熔池体积小，冷却速度快（平均100℃/s，是铸造 104).
2、熔池液态金属高度过热，温度梯度大，熔池中心与边 缘的金属液态梯度比铸造高103– 104倍。
3、熔池在运动状态下结晶，结晶前沿随热源同步移动， 结晶主轴逆散热方向并向热源中心生长，到焊缝中心区停 止生长。此区是杂质易聚集区。
（一）焊接熔池的凝固
• 焊接熔池凝固的过程是从液相转变成固相的焊 接一次结晶过程。
• 此过程中易产生缺陷：气孔、裂纹、夹杂、宏 观偏析、粗大柱状晶等。
• 导致塑性降低、强度降低，断裂事故发生。
等轴晶
柱状晶
焊缝组织宏观分析
焊 接 区 域 低 倍 下 形 貌
20钢
（二）焊接熔池凝固与铸造凝固区别
元素较多时，熔合区
树
的结晶形态往往是胞
枝 晶
状树枝晶(或树枝晶)，
焊接接头金相分析实验指导书
实验指导书《材料连接原理》实验一焊接接头金相分析一、实验目的：1、观察硝酸银的枝晶形态；2、观察焊接接头的宏观组织及焊接缺陷；3、观察典型焊接接头的纤维组织的分布及其特征，了解焊接接头的焊缝区、熔合线、热影响区及母材等各种典型结晶形态；二、实验概述：手工电弧焊的焊接过程如图2-1所示。
当电弧在焊条与焊件之间引燃后，电弧热使焊件（与电弧接触部分）及焊条末端融化，熔化的焊件和焊条（以熔滴形式下落）形成共同的金属熔池。
焊条外面的药皮受热熔化并发生分解反应，产生液态熔渣和大量气体。
液态熔渣包围着熔滴，当其进入金属熔池后，因其比重小而浮在熔池表面。
所产生的气体则包围在电弧和熔池周围。
图2-1手工电弧焊过程示意图1、焊条芯2、焊条药皮3、液态熔渣4、固态渣壳5、气体6、金属熔滴7、熔池8、焊缝9、工件焊条因不断熔化下滴而应连续向下送进，以保持一定的电弧长度。
同时，焊条还应沿焊接方向前进。
当电弧离开熔池后，被熔渣覆盖的熔化金属就缓慢冷却凝固成焊缝金属，液态熔渣也凝固成固态熔壳。
在电弧移达的下方，又形成新的熔池及其上的液态熔渣，以后又凝固成新的焊缝金属和渣壳。
上述过程继续进行下去，只至整个焊缝被焊完为止。
从而形成一条连续的焊缝金属。
在焊接过程中，由于焊接接头各部分经受了不同的热循环，因而所得组织各异。
组织的不同，导致机械性能的变化。
对焊接接头进行金相组织分析，是对接头机械性能鉴定的不可缺少的环节。
焊接接头的金相分析包括宏观和显微分析两个方面。
宏观分析的主要内容为：观察与分析焊缝成型、焊缝金属结晶方向和宏观缺陷等。
显微分析的主要内容为：借助于放大100倍以上的光学金相显微镜或电子显微镜进行观察，分析焊缝的结晶形态，焊接热影响区金属的组织变化，焊接接头的微观缺陷等。
焊接接头由焊缝金属和焊接热影响区金属组成。
焊缝金属的结晶形态与焊接热影响区的组织变化不仅与焊接热循环有关，而且与所用的焊接材料和被焊材料有密切关系。
（一）焊缝凝固时的结晶形态熔化焊是通过加热使被焊金属的联接处达到熔化状态，焊缝金属凝固后实现金属的焊接。
焊接冶金实验报告45#钢与Q235焊接焊接接头组织性能分析金相硬1度
45#钢与Q235焊接焊接接头组织性能分析XXXX（XXXXX）（swjtu材料学院成型一班）摘要：焊缝组织性能和母材有所区别，选择45#钢与Q235焊接接头作为研究对象，进行手工焊后取样，通过研究硬度分布情况和焊缝、热影响区以及母材的金相组织的变化，分析所需要的结果。
关键词：硬度分布45#钢与Q235接头组织性能焊缝及热影响区的显微组织是评价焊接接头质量的重要指标之一。
焊接金相检验的目的，一方面是为了检验焊接接头的质量是否符合有关标准的规定；另一方面是通过对一些焊接接头的进行分析鉴别金相组织各区域的缺陷的分布、性质，从而判定缺陷产生的原因，45#钢与Q235焊接在定位构件等制造中有重要的应用。
一、实验材料和方法：1.1实验材料：焊接使用的材料为45#钢与Q235钢焊接接头试样1.2.1金相组织观察取焊接接头试样经240#、600#、800#、1000#、1200#、1500#水磨砂纸打磨后抛光，抛光至无划痕，用4%硝酸酒精试剂腐蚀，用光学显微镜对制备好金相试样进行组织观察与分析。
1.2.2显微硬度测试试样截取方位，数量及方法按《GB/T2649—81焊接接头机械性能试验取样方法》规定。
截取的样坯应包括焊接接头的所有区域。
试样表面必须与支撑面相互平行，表面粗糙度应符合相应硬度测试法《GB/T4340.1—2009金属材料维氏硬度试验》的规定。
本次试验采用的是HVA-10A型小负荷维氏硬度计和HVS-30型数显维氏硬度计。
本实验中硬度试样为45#钢与Q235焊接焊接接头，硬度点沿垂直于焊缝方向分布，硬度取样点可垂直于焊缝，每个0.5mm测1点，离焊缝较远后可距离大些（母材），2mm 测1点。
2试验结果2.1 金相试验结果45#与Q235焊接接头的金相组织见图1所示。
(a) (b) (c)(a)45#母材组织（b）45#热影响区组织（c）焊缝组织(d)Q235母材组织图1（a）中为为45#母材的金相组织，为大块区珠光体与块状多面体晶粒铁素体混合分布。
焊接接头质量评定方法
焊接接头质量评定方法焊接接头是常见的金属连接方式，广泛应用于各个行业和领域。
它的质量评定方法对于保证焊接接头的可靠性和安全性非常重要。
本文将探讨几种常见的焊接接头质量评定方法，帮助读者更好地了解焊接接头的质量控制。
1. 目测检查法目测检查法是最简单、最常用的焊接接头质量评定方法之一。
通过肉眼观察焊接接头的外观，判断焊缝的形状、均匀性、焊缝内无夹渣等情况。
如果焊缝呈现出均匀、连续、无气孔或夹渣的特征，可以初步判断接头质量良好。
然而，目测检查法不能准确评定焊缝内部缺陷，因此需配合其他评定方法使用。
2. 焊接试验法焊接试验法通过对焊接接头进行物理、力学或化学性能测试，来评定接头质量。
常见的焊接试验包括抗拉试验、弯曲试验、冲击试验等。
通过这些试验，可以获得焊接接头的材料强度、韧性和耐冲击性等参数。
这些参数的合格与否，可以直接反映出接头的质量。
3. 焊接缺陷检测法焊接缺陷检测法是评定焊接接头质量的重要手段之一。
常用的焊接缺陷检测方法包括X射线检测、超声波检测、磁粉检测等。
这些方法可以检测焊接接头内部的缺陷，如气孔、夹渣、裂纹等。
通过缺陷检测，可以及时发现和修复接头的问题，确保焊接接头的质量合格。
4. 金相检测法金相检测法是通过对焊接接头进行材料组织分析，来判断接头质量的一种方法。
通过金相显微镜观察焊接接头的金属组织结构，可以评估焊缝的晶格结构、晶粒尺寸、相组成等情况。
金相检测可以帮助检测焊接接头是否存在晶界腐蚀、晶界偏析等缺陷，并评估接头的强度和韧性。
5. 小试件法小试件法是通过焊接试样制备和检测工艺参数，来评估焊接接头质量的方法。
通过制备焊接试样，选择适当的焊接工艺参数，然后进行焊接试验和性能测试。
根据试样的试验结果，可以评定实际焊接接头的质量。
综上所述，焊接接头质量评定方法涵盖了目测检查法、焊接试验法、焊接缺陷检测法、金相检测法和小试件法等多种手段。
不同的评定方法在实际应用中相互补充，确保了焊接接头的质量控制和安全可靠。
钢筋焊接接头试验方法标准
钢筋焊接接头试验方法标准钢筋焊接接头试验方法标准是对钢筋焊接接头进行检测和评定的规范，其目的是为了确保钢筋焊接接头的质量和可靠性，保证其在工程施工中的安全可靠性。
本文将针对钢筋焊接接头试验方法标准进行详细介绍，以便于工程技术人员和相关人员能够准确理解和执行。
一、试验前准备。
在进行钢筋焊接接头试验之前，首先需要对试验设备进行检查和校准，确保设备的准确性和稳定性。
同时，需要对试验样品进行准备，包括钢筋焊接接头的制作和标识，以及试验样品的数量和位置布置等。
二、试验项目及方法。
1. 视觉检查，通过裸眼或辅助工具对钢筋焊接接头进行外观检查，包括焊缝形状、焊接质量、气孔、夹渣、裂纹等情况的检查。
2. 强度试验，采用拉伸试验或弯曲试验对钢筋焊接接头进行强度检测，评定其承载能力和稳定性。
3. 延性试验，通过冲击试验或冷弯试验对钢筋焊接接头的延性进行检测，评定其在外力作用下的变形和破坏情况。
4. 金相组织分析，对钢筋焊接接头进行金相组织分析，观察焊缝和母材的组织结构和相变情况，评定其组织性能和热影响区情况。
5. 耐蚀性试验，通过盐雾试验或化学腐蚀试验对钢筋焊接接头进行耐蚀性检测，评定其在腐蚀介质中的抗蚀性能。
三、试验结果评定。
根据试验项目和方法对钢筋焊接接头进行检测后，需要对试验结果进行评定和分析。
对于合格的接头，应当进行标识和记录，并可以进行进一步的工程应用；对于不合格的接头，应当进行原因分析和处理措施，并可以进行重新试验或修复处理。
四、试验报告。
完成钢筋焊接接头试验后，需要编制试验报告，对试验过程、试验结果、评定意见等进行详细记录和总结，以便于后续工程施工和验收使用。
结语。
钢筋焊接接头试验方法标准对于保障工程质量和安全具有重要意义，因此在进行试验时需严格按照标准要求进行操作，确保试验结果的准确性和可靠性。
同时，工程技术人员和相关人员应当不断学习和掌握最新的试验方法和技术，以便更好地应用于工程实践中。
焊缝接头组织的金相观察与分析
焊缝接头组织的金相观察分析一、实验目的1、认识焊缝区和热影响区各区段的组织特征。
2、了解焊缝金相检验方法和焊接接头的形成过程3、掌握焊接组织对性能的影响二、实验原理焊接是工业生产中用来连接金属材料的重要加工方法。
根据工艺特点不同，焊接方法又分为许多种，其中熔化焊应用得最广泛。
熔化焊的实质就是利用能量高度集中的热源，将被焊金属和填充材料快速熔化，热后冷却结晶而形成牢固接头。
由于熔化焊过程的这一特点，不仅焊缝区的金属组织与母材组织不一样，而且靠近焊缝区的母材组织也要发生变化。
这部分靠近焊缝且组织发生了变化的金属称为热影响区。
热影响区内，和焊缝距离不一样的金属由于在焊接过程中所达到的最高温度和冷却速度不一样，相当于经受了不同规范的热处理，因而最终组织也不一样。
根据组织和性能区别，焊接接头分为焊接区和焊接影响区。
焊缝区，是熔池泠凝后为铸态组织，在冷却过程中，液态金属自熔合区向焊缝的中心方向结晶形成的柱状晶组织，焊缝金属的性能一般不低于母材性能，但易产生裂纹。
以低碳钢为例，根据热影响区内各区段在焊接过程中所达到的最高温度范围，依次分为熔合区（固相线一液相线），过热区（1100℃——固相线）；完全正火区（AC3——1100℃）；不完全旺火区（AC1～AC3）。
对易淬火钢而言，还会出现淬火组织。
热影响区如图所示如图所示（1）熔合区即融合线附近焊缝金属到基体金属的过渡部分，温度处在固相线附近与液相线之间，金属处于局部熔化状肪，晶粒十分粗大，化学成分和组织极不均匀，冷却后的组织为过热组织，呈典型的魏氏组织。
这段区域很窄（0.1-1mm）,金相观察实际上很难明显的区分出来，但该区对于焊接接头的强度、塑性都有很大影响，往往熔合线附近是裂纹和脆断的发源地。
（2）过热区（粗晶粒区）加热温度范围Tks-Tm(Tks为开始晶粒急剧长大温度，Tm 为熔点)，当加热至1100℃以上至熔点，奥氏体晶粒急剧长大，尤其在1300℃以上，奥氏体晶粒急剧粗化，焊后空冷条件下呈粗大的魏氏组织，塑性、韧性降低，使接头处易出现裂纹。
焊接接头的组织
焊接接头的组织一、实验目的1.掌握焊接接头各区域典型的金相组织。
2.熟悉焊接接头各区域的性能变化。
二、实验设备及材料 1.金相显微镜。
2.焊接试样。
3.预磨机4.抛光机 三、实验原理熔化焊是局部加热的过程，焊缝及其附近的母材都经历一个加热和冷却的过程。
焊接热过程将引起焊接接头组织和性能的变化，从而影响焊接质量。
焊接接头组织由焊缝金属和热影响区两部分组成。
现以低碳钢为例，根据焊缝横截面的温度分布曲线，结合铁碳合金相图，对焊接接头各部分的组织和性能变化加以说明，见图13-1。
1．焊缝金属焊缝区的金属在焊接时处于完全熔化状态，它的结晶是从熔池底壁上许多未熔化的晶粒开始的。
因结晶时各个方向冷却速度不同，垂直于熔合线方向冷却速度最大，所以晶粒由垂直于熔合线向焙池中心生长，最终呈柱状晶，如图13-2所示。
熔池中心最后结晶，聚集了等轴状低熔点合金和夹杂物，并可能在此处形成裂纹。
焊缝金属结晶后，其成分是填充材料与熔化母材混合后的平均成分。
在随后的冷却过程中，若发生相变，则上述组织均要发生不同程度的转变。
对低碳钢来说，焊缝组织大部分是柱状的铁素体加少量的珠光体。
2．热影响区热影响区是指焊缝两侧因焊接热作用而发生组织和性能变化的区域。
按受热影响的大小，热影响区可分为熔合区、过热区、正火区和部分相变区。
1）熔合区熔合区是焊缝和基体金属的交界区，相当于加热到固相线和液相线之间的区域。
由于该区域温度高，基体金属部分熔化，所以也称为“半熔化区”。
熔化的金属凝固成铸态组织，未熔化金属因温度过高而长大成粗晶粒。
此区域在显微镜下一般为2~3个晶粒图13-1 低碳钢焊接接头组织变化示意图 1-熔合区；2-过热区；3-正火区；4-部分相变区的宽度，有时难以辩认。
该区城虽然很窄，但强度、塑性和韧性都下降；同时此处接头断面变化．将引起应力集中，很大程度上决定着焊接接头的性能。
2）过热区过热区是热影响区中最高加热温度在1100℃以上至固相线温度区间的区域．该区域在焊接时．由于加热温度高，奥氏体晶粒急剧长大，形成过热组织，所以也称为“粗晶区”。
焊接接头的金相组织
焊接接头的金相组织(metallurgical structure of the weld joint )1．焊接接头的组成及区域特征典型的对接焊接接头主要由三个部分组成：（1）焊缝( weld )焊缝金属的结晶凝固冷却方式主要依靠母材金属热传导，所以液态金属结晶很自然呈柱状晶成长，且成长方向垂直于焊接熔池壁，最终汇交于熔池中部形成八字形柱状树枝晶结晶形式。
（2）熔合区( fusion zone )指焊缝与母材交接的过渡区，即熔合线处微观显示的母材半熔化区。
在焊接时，液态的焊缝金属与固态母材金属的交界面，便形成了熔合线（fusion line），即接头横截面上宏观腐蚀所显示的焊缝轮廓线。
以大多数（低碳）碳素钢和低合金钢为例：熔合区的温度处于固相线和液相线之间。
焊缝与母材产生不规则结合，形成了参差不齐的分界面。
该区晶粒十分粗大，化学成分和组织极不均匀，冷却后为过热组织。
区域很窄，金相观察难以区分，但对接头强度和韧性却有很大影响，常是产生裂纹和脆性破坏的发源地。
（3）热影响区（heat affected zone）在焊接和切割过程中，材料因受热的影响（但未熔化）而发生金相组织和机械性能变化的区域。
焊接是一个不均匀加热和冷却的过程，距焊缝不同距离的点上经历着不同的焊接热循环，这些点实质上都受到一次特殊的热处理。
和一般金属热处理一样，每个点都引起不同的组织转变，于是就形成了在组织和性能上不均匀的焊接热影响区。
在这个区中，有些部位的组织和性能可能是优于也可能劣于母材焊前的组织性能。
显然，劣于母材的部位便成为焊接接头中最薄弱环节。
决定热影响区的分区及特征的因素是多方面的，大致可分为三个方面：○1母材的冶金特征母材金属在焊接热循环作用下是否存在固相转变；有固相转变的材料是纯金属、单相合金或多相合金；是否是同素异构转变；是否是扩散型的相变。
例如，焊接无固相转变的金属，在热影响区上主要出现的是晶粒粗大现象，有时也有再结晶现象。
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焊缝接头组织的金相观察与分析
一、实验说明
焊接是工业生产中用来连接金属材料的重要加工方法。
根据工艺特点不同，焊接方法又分为许多种，其中熔化焊应用得最广泛。
熔化焊的实质就是利用能量高度集中的热源，将被焊金属和填充材料快速熔化，热后冷却结晶而形成牢固接头。
由于熔化焊过程的这一特点，不仅焊缝区的金属组织与母材组织不一样，而且靠近焊缝区的母材组织也要发生变化。
这部分靠近焊缝且组织发生了变化的金属称为热影响区。
热影响区内，和焊缝距离不一样的金属由于在焊接过程中所达到的最高温度和冷却速度不一样，相当于经受了不同规范的热处理，因而最终组织也不一样。
以低碳钢为例，根据热影响区内各区段在焊接过程中所达到的最高温度范围，依次分为熔合区（固相线一液相线），过热区（1100℃——固相线）；完全正火区（AC3——1100℃）；不完全旺火区（AC1～AC3）。
对易淬火钢而言，还会出现淬火组织。
焊接结构的服役能力和工作可靠性，既取决于焊缝区的组织和质量，也取决于热影响区的组织和宽窄。
因此对焊接接头组织进行金相观察与分析已成为焊接生产与科研中用以评判焊接质量优劣，寻找焊接结构的失效原因的一种重要手段。
本实验采用焊接生产中应用最多的低碳钢为母材，用手工电弧施焊，然后对焊接接头进行磨样观察。
二、实验目的
1、学会正确截取焊接接头试样。
2、认识焊缝区和热影响区各区段的组织特征。
3。
深刻领会熔化焊焊接过程特点。
三、实验设备及器材
1、施焊设备及器材（手弧焊机、结422焊条，面罩）。
2、200×100×8mmA3钢板一块。
施焊前用牛头刨床沿其长度方向中心线刨一条深2mm，宽4～5mm的弧形槽。
3、砂轮切割机一台。
4、钳工工具一套。
5，制备金相试样的全部器材。
6、金相显微镜若干台。
四、实验方法与步骤
1、在钢板上沿刨槽用F4mm结422焊条一根施焊。
焊接电流取140～150A。
2、待钢板冷至室温后，用砂轮切割机截取试样。
截取部位如下图所示，切割时须用水冷却。
以防止组织发生变化（图中虚线为砂轮切割线，两端30mm长焊缝舍弃不用）。
焊接接头金相试样取样位置示意图
3、依照实验一步骤3所述方法截下的焊缝接头制备成金相试样。
注意磨制面应选择与焊缝走向垂直的横截面。
4、在金相显微镜上观察制备好的焊接接头试样。
光用低倍镜镜头（放大150倍）观察焊缝区及热影响区全貌，再用高倍镜镜头（450倍）逐区进行观察，注意识别各区的金相组织特征, 并画出草图。
五、实验报告要求
1、明确实验目的。
2、画出焊接接头各区段的金相图，并指出其形貌特征。
3，解释焊接接头各区段组织的形成原因。
4、结论。
六、注意事项
1、焊缝最好由有经验的焊工一次焊成，焊缝要均匀，填满刨槽，尽量减少夹渣、气孔等缺陷。
2、用砂轮切割机切割时，钢板要夹紧，线要对正。
向下按手把时要用力平稳。
人要站在砂轮侧面，以免砂轮破裂后飞出伤人。