华科材料成型原理作业

材料成型原理作业

1.焊接熔池的凝固与一般铸锭的凝固有何不同的特点

焊接熔池的结晶过程与钢锭一样都经历形核和晶核长大的过程。然而，由于焊接熔池的凝固属于非平衡凝固，使焊接熔池的凝固组织具有其独特的形态，其凝固过程具有以下特点：

（1）联生结晶（或称交互结晶、外延结晶）

（2）择优成长

（3）凝固线速度

2.分析粒状贝氏体和M-A组元形成的原因及其对焊缝性能的影响。

在奥氏体以中等速度连续冷却时，稍高于上贝氏体形成温度下还可能出现粒状贝氏体，以Bn表示。它是在块状铁素体形成后，待转变的富碳奥氏体呈岛状分布其上，Wc约为1%，在一定的合金成分和冷却速度下可转变为富碳马氏体和残留奥氏体，有时也有碳化物，称为M-A组元。当块状铁素体上M-A组元以粒状分布时，即称粒状贝氏体。如以条状分布时，称为条状贝氏体粒状贝氏体不仅在奥氏体晶界形成，也可在奥氏体晶内形成。粒状贝氏体中M-A组元也称为岛状马氏体。

因硬度高，在载荷下可能开裂，或在相邻铁素体薄层中引发裂纹而使焊缝韧性下降。

3.分析有效功率q，焊缝速度v，和导热系数对成长平均线速度的方向和数值的影响。

热源的有效热功率q一定时，增大焊接速度v，某一温度的等温线所包围的范围显著缩小，温度场的形态变得细长。当v 一定时，随着q的增大，一定温度的等温线所包围的范围显著增大，尤其在长度方向。当q/v保持一定，即热输入E为常数时，同时增大q与v，此时等温线在热源移动方向上会伸长，而在宽度方向上变化较小。

当热输入相同时，λ很小的奥氏体不锈钢600℃以上高温区所包围的范围显然比低碳钢大得多。对于λ相当大的铝和钢，较高温度的等温线显著的向热源中心收缩，而温度较低的等温线则向周围散开，这说明热源作用点附近部位的温度不易升高。

4.如何利用所得规律来调整焊缝的结晶组织。

1.焊缝合金化与变质处理

焊缝合金化的目的是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、相变强化等措施。在焊接熔池中加入少量钛、硼、锆、稀土等元素有变质处理作用，可以有效细化焊缝组织，提高韧性。

2.工艺措施

还可以通过调整焊接参数的方法提高焊缝性能，例如采取震动结晶、焊后热处理等措施。

5.什么的（是？）联生结晶，焊接条件下，为什么容易得到柱状晶。

焊缝金属呈柱状晶形式与母材相联系，好似母材晶粒的外延生长。这种依附于母材晶粒的现成表面而形成共同晶粒的凝固方式，被称为联生结晶。

焊接冷却速度较快，所以其成分过冷度较大，易于形成粗大的柱状晶。

6.焊缝金属二次结晶的组织形态有几种，为什么会出现这样的组织形态.

珠光体（P）、铁素体（PF、FSP、AF、FGF、）、贝氏体（B）、马氏体（M）

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。

7.焊接热循环对被焊金属近缝区的组织和性能有何影响。

（1）焊接HAZ各处的温度分布不均匀，加热和冷却亦不均匀，造成了组织与性能的不均匀。

（2）由于加热速度过快，钢的Ac1、Ac3相应提高，二者温差也

增大。由于转变是扩散型重结晶过程，快速加热必然使得奥氏体孕育期延长，不利于奥氏体化和奥氏体的均匀化。钢中含有合金元素，不但使得本身扩散变慢，还降低碳的扩散速度，也不利于奥氏体化。

（3）HAZ组织的硬化，脆化和软化

8.影响焊接HAZ的韧性因素有哪些，在焊接工艺上可采取哪些措施提高HAZ的韧性。

母材的原始状态，析出相的尺寸及形态等.

(1)调整低合金高强钢的成分和HAZ组织形态。

(2)合理制定焊接工艺

正确选择焊接热输入，预热温度，必要时预热

(3) 为了控制HAZ的组织转变与性能，防止冷裂纹，有时应对焊件进行预热。低合金高强钢常采取预热加适中热输入的焊接工艺，必要时进行后热处理。