焊接热影响区
减小焊接热影响区的方法
减小焊接热影响区的方法焊接热影响区（Heat Affected Zone，简称HAZ）是指焊接过程中受到热影响而发生组织和性能改变的区域。
焊接热影响区的形成不仅会引起材料的变形和开裂，还会降低焊接接头的强度和耐腐蚀性能。
为了减小焊接热影响区的影响，以下是一些常用的方法。
1. 控制焊接参数：焊接参数的选择对于减小焊接热影响区非常重要。
首先，应选择适当的焊接电流和电压，以控制焊接热输入量。
同时，焊接速度也应适当调整，避免过长的焊接时间导致过大的热输入。
此外，还可以采用预热和后热处理等方法，通过控制温度分布，达到减小焊接热影响区的目的。
2. 选择合适的焊接材料：不同的材料对热输入的敏感性不同，因此在焊接过程中选择合适的焊接材料也是减小焊接热影响区的一种有效方法。
一般来说，低碳钢的焊接热影响区相对较小，而高碳钢和合金钢的焊接热影响区相对较大。
因此，在焊接高碳钢和合金钢时，可以选择具有较低热导率的焊材，以减小焊接热影响区的范围。
3. 使用焊接辅助材料：在焊接过程中，可以使用一些焊接辅助材料来减小焊接热影响区。
例如，可以在焊接区域周围涂抹一层保护剂，用于吸收焊接热量和减缓热传导速度，从而减小焊接热影响区的范围。
此外，还可以使用焊接屏蔽剂，用于隔离焊接区域与空气的接触，减少氧化反应和热影响。
4. 优化焊接工艺：通过优化焊接工艺，可以有效减小焊接热影响区。
首先，应合理选择焊接方法，如TIG焊、MIG焊等，以及具体的焊接参数。
其次，应合理设计焊接序列和焊缝形状，避免焊接热量集中在某一区域，导致焊接热影响区过大。
此外，还可以采用局部加热和冷却等方法，通过控制温度分布，减小焊接热影响区的范围。
5. 采用合适的焊接设备：焊接设备的选择对于减小焊接热影响区也有一定影响。
高频焊接设备和脉冲焊接设备具有较高的焊接效率和控制性能，可以有效减小焊接热影响区。
此外，还可以采用激光焊接和电子束焊接等新型焊接方式，通过高能量密度和短焊接时间，减小焊接热影响区的范围。
焊接热影响区组织变化的特点
焊接热影响区组织变化的特点焊接这事儿，听起来有点儿高大上，但其实跟咱们的生活关系可大着呢。
想象一下，你手里拿着个铁棍，开始在金属上点焊接，热气腾腾的，火花四溅。
那火花飞溅的背后，发生了什么你知道吗？其实是金属的组织在发生变化，尤其是焊接热影响区，这个区域的变化可是至关重要！那会儿金属的“脾气”大变样，老铁心情大变，刚才还硬邦邦的，现在软了、脆了，咋办？这就是热影响区的魅力——它可不是什么小角色哦！一不小心，这里的组织变化会导致焊接质量大打折扣，搞不好整块材料就废了。
得说焊接热影响区为什么这么特殊。
你看，金属在焊接过程中，受到了极高的温度，瞬间像是经历了“从天堂到地狱”的煎熬。
说的简单点，就是本来是硬硬的金属块，忽然被一团火热的电弧烧得发烫，这时候金属的结构就开始“犯二”，有些部分硬了，有些部分脆了。
高温下，金属晶粒发生了变化，变得粗大或者不稳定，甚至有些地方融化了，跟咱们吃的糖一样，热了就开始流动，冷了就又变硬。
尤其是在焊接的热影响区，温度不均匀，造成了金属的组织不一。
你想，这样一个不安定的状态，想让它继续稳定下来，那可不是小事一桩。
这种热影响区的变化，不仅仅是结构上的问题。
它还会直接影响到材料的力学性能。
比如说，刚焊接完的地方，它的强度、韧性都可能下降。
想象一下你吃了一块硬邦邦的牛排，突然咬到一块超嫩的，里面的油脂甚至让你觉得怪怪的，这就像热影响区的变化一样，有些地方被加热过后，软了，失去了原有的硬度。
哦，别忘了，金属加热过后冷却速度不一，也会导致它的晶体结构发生变化。
结果可能是这部分变得特别脆，甚至一碰就碎。
热影响区的结构变化对焊接接头的性能影响最为明显。
你别看焊缝本身可能挺结实的，但如果热影响区搞得不好，那整个结构的稳定性就打了折扣。
比如，可能原本非常坚硬的钢材，焊接后在热影响区变得像饼干一样脆弱，拿着它搬东西可能就断掉了。
这种变化，往往是在焊接操作完成后才发现的，怎么办呢？只有通过后期的热处理来恢复它的韧性与强度，但这也得看情况，弄不好就事倍功半。
2_焊接热影响区特性
T
TH
tH, tH
tH,,
t
• TMax↑→ 粗化； • TMax超过AC3不多时，则因 而使晶 粒细化（相当于正火）； • Tmax低于AC1时，对HAZ晶粒长大无影响； • E↓ → tH ↓ ，所以要严格控制E； • E=const. wH ↑ → AC3↑, 晶粒长大程度↓。
• 淬硬性（含碳量） • 淬透性（合金元素含量） • 碳当量
对于HSLA钢，因合金元素种类多，为研究合金 元素对 HAZ 硬化倾向的影响，引进了碳当量的 概念 Ceq ，将一定量各种合金元素的硬化作用转 化为相当于若干碳的作用。
Ceq计算公式
Mn Cr Mn V Ni Cu IIW : Ceq C 6 5 15 Mn Si Ni Cr Mo V WES: Ceq C 6 24 40 5 4 14 Mn Ni Cr Cu V Mo AWS: Ceq C 4 20 10 40 10 50
• 半熔化区处于固、 液两相，晶界局 部熔化妨碍了晶 粒的长大。 • 过热区温度高达 1000 ~Tm ， 晶 粒 粗大 • 正火区，所经历 的热循环相当于 正火热处理，晶 粒细小。
TP 、d
TP
d
AC3 HAZ AC1
1.2 沉淀相对晶粒长大的影响
在HSLA 钢中，有许多沉淀硬化相，主要是碳 化物、氮化物或碳氮化物。这些细小的沉淀相 会阻碍晶界的迁移，从而阻止晶粒长大。
3.3 焊接工艺的影响
• 小电流，大焊速， wC↑，过冷A的稳定性 ↑ ，易产生 M 相变， HAZ硬度↑ • T8/5↑ ，则 wC↓，过冷 A 的稳定性↓ ，所以降 低T8/5可使HAZ硬度下 降 但是， T8/5↑会增加tH， 而使晶粒粗化。
焊接热影响区
热影响区的组织分布(1)完全淬火区：焊接时热影响区处于AC3以上的区域，由于这类钢的淬硬倾向较大，故焊后得到淬火组织（马氏体）。
在靠近焊缝附近（相当于低碳钢的过热区），由于晶粒严重长大，故得到粗大的马氏体，而相当于正火区的部位得到细小的马氏体。
根据冷却速度和线能量的不同，还可能出现贝氏体，从而形成了与马氏体共存的混合组织。
这个区在组织特征上都是属同一类型（马氏体），只是粗细不同，因此统称为完全淬火区。
(2)不完全淬火区：母材被加热到AC1～AC3温度之间的热影响区，在快速加热条件下，铁素体很少溶入奥氏体，而珠光体、贝氏体、索氏体等转变为奥氏体。
在随后快冷时，奥氏体转变为马氏体。
原铁素体保持不变，并有不同程度的长大，最后形成马氏体-铁素体的组织，故称不完全淬火区。
如含碳量和合金元素含量不高或冷却速度较小时，也可能出现索氏体和体素体。
如果母材在焊前是调质状态，那么焊接热影区的组织，除在上述的完全淬火和不完全淬火区之外，还可能发生不同程度的回火处理，称为回火区（低于AC1 以下的区域）。
总括以上，金属在焊接热循环的作用下，热影响区的组织分布是不均匀的。
熔合区和过热区出现了严重的晶粒粗化，是整个焊接接头的薄弱地带。
对于含碳高、合金元素较多、淬硬倾向较大的钢种，还出现淬火组织马氏体，降低塑性和韧性，因而易于产生裂纹。
在当今社会生产中，金属材料的应用是十分广泛的，尤其是钢铁材料，在工业。
农业。
交通运输。
建筑以及国防等各方面都离不开他。
随着现代化工农业以及科学技术的发展，人们对金属材料的性能要求越来越高。
为满足这一点，一般可以采取两种方法：研制新材料和对金属材料进行热处理。
后者是最广泛，最常用的方法。
热处理是一种综合工艺。
热处理工艺学就是研究这种综合工艺的原理及规律的一门学科。
热处理工艺在我国已有悠久的历史，早在商代就已经有了经过再结晶退火的金箔饰物，在洛阳出土的战国时代的铁锛，系由白口铁脱碳退火制成。
在战国时代燕都遗址出土的大量兵器，向人们展示了在当时钢件已经采用了淬火，正火，渗碳等工艺。
焊接热影响区的脆化机理及防治措施
预热和后热处理
对焊接材料进行预热和后热处理，降低材料在焊接过程中的温度变 化，减少脆化倾向。
焊接材料选择与控制
选择合适的材料
根据焊接工艺和材料性能要求，选择具有良好韧 性和抗脆化性能的焊接材料。
控制材料成分
严格控制焊接材料的化学成分，避免有害杂质和 气体含量过高，提高材料的纯净度和质量。
效果评估
经过防治措施的实施，该大型钢结构的焊接热影响区脆化问题得到了 有效解决，结构的安全性和稳定性得到了显著提高。
案例二：某汽车零部件焊接热影响区脆化防治
背景介绍
某汽车零部件在焊接过程中，由于热影响区的温度变化导 致材料脆化，影响了产品的质量和性能。
防治措施
采用特殊的焊接工艺和材料，如激光焊接、铝合金材料等 ，以降低热影响区的温度梯度。同时，对焊接后的零部件 进行热处理和应力消除，以减少脆化倾向。
焊后处理
焊后采取适当的热处理、冷却方式、消除应力等措施，改善材料的微观组织和力学性能， 提高抗脆化能力。例如，采用焊后回火处理、快速冷却、振动消除应力等方式，改善材料 的韧性和抗脆性。
THANKS
谢谢您的观看
效果评估
经过防治措施的实施，该航空航天材料的焊接热影响区脆化问题得到了 有效解决，飞行器的安全性和稳定性得到了显著提高。
05
未来研究方向展望
新型焊接技术应用研究
激光焊接技术
激光功率密度高，加热速度快，热影响区小，可有效减少脆化现 象。
电子束焊接技术
电子束焊接能量密度高，焊接速度快，对热影响区的加热时间短 ，有助于降低脆化风险。
根据测试结果评估脆化程度。
裂纹检测
焊接热影响区的组织
焊接热影响区大小受许多因素的影响，如焊接方法、板 厚、线能量及施工工艺等。
a)
b)
16Mn钢过热区的粒状贝氏体
a) 熔合区 b)过热粗晶区
对于淬硬倾向较大的钢种，焊接热影响区的组织分布与 母材焊前热处理状态有关。正火或退火状态热影响区 组织分布分为： 完全淬火区
处于Ac3以上的区域，焊后将得到淬火组织，相当于粗 晶区得到粗大马氏体，相当细晶区得到细小的马氏体。
由于不断深入对熔合 区微观形态的研究， 焊接热影响区划分 更明确：
3.2.3 焊接热影响区的组织和性能
由于焊接时母材热影响区上各点距焊缝远近不同， 所经历热循环不同，会出现不同组织，具有不同性能。 因此焊接热影响区的组织和性能是不均匀的。
焊接热影响区的组织分布
对于常用低碳钢和低合金钢 （不易淬火钢），在焊接热 影响区根据组织特征，可分 为四个区。
熔合区（半熔化区）
加热温度处于固液相之间，该区范围窄，但组织合性能 存在较大不均匀性，对接头的强度、韧性有很大影响。
许多情况下，熔合区是产生裂纹、脆性破坏的发源地。
过热区
温度处于固相线下到1100℃ 左右，金属处于过热状态，奥 氏体晶粒严重长大，冷却得到 粗大组织。 韧性很低，通常降低20～30%，刚度较大的结构常产 生脆化和裂纹。 过热区大小与焊接方法、焊接线能量和母材厚度有关。
不完全淬火区
被加热到Ac1～Ac3之间的区域，快速加热条件下， 铁素体很少溶入奥氏体，其它组织转变为奥氏体， 冷却转变为马氏体，铁素体保持不变，并有不同程 度长大，形成马氏体-铁素体组织。
如母材焊前是调制状态，焊接热影响区的组织除上述的 完全淬火区和不完全淬火区外，还可能。在加热温度 在Ac1至调质回火温度的区域发生回火，称为回火区。
焊接物理冶金_第四章 热影响区
图4—7 工业纯钛TA2等离子弧焊时的 热影响区组织特点
a）过热区组织
b）重结晶区组织 c）母材组织
第十九页，编辑于星期六：二十三点 二十七分。
二、有同素异构转变的多相合金的焊接热影响区特点
有晶体结构变化，也有化学成分变化引起的第二相析出。 以Fe-C合金为例，焊接热影响区的组织和性能特点与材料的 淬火倾向有关。 1.不易淬火钢焊接热影响区特点（低碳钢）
a) CCT曲线
b) t8/5对组织与硬度的影响
第五十一页，编辑于星期六：二十三点 二十七 分。
图4—21 16Mn钢气电立焊热影响区组织
a) 过热区组织； b) 正火区组织； c) 不完全重结晶区组织
第五十二页，编辑于星期六：二十三点 二十七 分。
图4—22 16Mn钢焊条电弧焊的角焊缝热影响区组织
第十页，编辑于星期六：二十三点 二十七分。
第十一页，编辑于星期六：二十三点 二十七分。
图4—3 X形坡口纯镍焊接热影响区过热组织
a) 焊接接头示意图 b) 二次过热区（a中1区）组织
c) 一次过热区（a中1区）组织
第十二页，编辑于星期六：二十三点 二十七分。
图4—5 冷轧纯铜焊接热影响区组织
图4—19 不同类型钢材的焊接热影响区划分示意图
I—过热区；II—正火区；III—不完全重结晶区； IV—淬火区；V—不完全淬火区；VI—回火区
第二十三页，编辑于星期六：二十三点 二十七 分。
图4—9 Q235A钢焊接热影响区的组织特点
a) 过热区组织；b) 重结晶区（正火区）组织；
b) c) 不完全重结晶区（不完全正火区）组织；d) 母材组织
第五页，编辑于星期六：二十三点 二十七分。
二、影响焊接热影响区的主要因素
焊接热影响区的脆化 (2)
LD2铝合金HAZ的软化现象 (HR为表面洛氏硬度) (自动TIG焊)
0 3
WORK REPORT
焊接热影响区的性能控制
√控制焊接工艺过程 √改善母材的焊接性能
针对不同母材焊接热影响区的性能变化分析， 合理制定焊接工艺，包括：
• 选择焊接线能量
• 预热与缓冷
控制焊接 热循环
控制HAZ 组织
•
焊后热处理（正火、调质、去应力退火）
焊接热影响区的组织与性能
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。
修改人：XXX 时 间：2018.12.02
焊接热影响区的脆化
WORKREPORT
目录
焊接热影响区的软化
WORKREPORT
焊接热影响区的性能控制
WORKREPORT
0 1
WORK REPORT
焊接热影响区的脆化
概念
组织转变脆化 概念：焊接HAZ中由于出现脆硬组织而产生的 脆化称之组织脆化。
常用的低碳低合金高 强钢，焊接HAZ的组 织脆化主要是M-A组 元、上贝氏体、粗大 的魏氏组织等所造成。
含碳量较高的钢（一般 Ｃ≥0.2％），则组织 脆化主要是高碳马氏体。
M - A 组元
代用名 代用名 代用名 代用名
优点与缺点 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。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
焊接热影响区
焊接热影响区是指在焊接过程中，焊接热量输入会影响样品的本质特性，从而影响焊接的质量和性能的部分。
焊接热影响区主要有三个方面：一是焊接热影响区在熔融池形成方面的应用；二是焊接热影响区对焊件预处理、焊后处理等影响；三是焊接热影响区对焊接强度的影响。
首先，在焊接热影响区的应用中，焊接熔融池的形成是十分重要的。
焊接的热量会影响到待焊接的样品的加热速度，以及熔融池的形成。
而焊接熔融池的形成是确定焊接质量的重要指标之一。
焊接热影响区的位置和大小都直接影响焊接质量，一个合理的焊接热影响区可以保证焊接过程的稳定性，从而确保焊接熔融池形成正常。
其次，焊接热影响区对焊件的预处理和焊后处理也有影响。
在预处理中，适当的焊接热影响区可以确保焊接件即使处于恶劣的环境也能保持其原有的特性；而在焊后处理中，较大的焊接热影响区可以更好的保护焊件的外观，使焊后的产品更加美观。
最后，焊接热影响区对焊接强度也有影响。
正确的焊接热影响区可以有效的发挥材料的物理性能，从而达到良好的焊接强度。
焊接的热影响区也直接影响焊接的强度，只有当焊接热影响区满足要求时，焊接强度才能发挥最佳性能。
总而言之，焊接热影响区在焊接中有着重要的作用，合理的焊接热影响区可以有效确保焊接的质量和性能，是保证焊接质量的关键部分。
焊接热影响区的大小、位置的选择要考虑到焊接材料的特性，焊
接热影响区的确定要结合焊接工艺、焊接材料及焊缝位置等因素，以此来确定焊接热影响区的大小。
只有通过合理设计，焊接热影响区才能有效发挥其作用，从而保证焊接质量和性能。