1、过热区
温度在固相线至1100℃之间,宽度约1~3mm。焊接时,该区域内奥氏体晶粒严重长大,冷却后得到晶粒粗大的过热组织,塑性和韧度明显下降。
2、相变重结晶区
温度在1100℃~Ac3之间,宽度约1.2~4.0mm。焊后空冷使该区内的金属相当于进行了正火处理,故其组织为均匀而细小的铁素体和珠光体,力学性能优于母材。
3、不完全重结晶区
加热温度在Ac3~Ac1之间。焊接时,只有部分组织转变为奥氏体;冷却后获得细小的铁素体和珠光体,其余部分仍为原始组织,因此晶粒大小不均匀,力学性能也较差。
再结晶区:如果母材焊前经过冷加工变形,温度在Ac1~450℃之间,还有再结晶区 。该区域金属的力学性能变化不大,只是塑性有所增加。如果焊前未经冷塑性变形,则热影响区中就没有再结晶区。
扩展资料
熔焊时在高温热源的作用下,靠近焊缝两侧的一定范围内发生组织和性能变化的区域称为“热影响区”(Heat Affect Zone),或称“近缝区”(Near Weld Zone)。焊接接头主要是由焊缝和热影区两大部分组成,其间存在一个过渡区,称为熔合区。
因此要保证焊接接头的质量,就必须使焊缝和热影响区的组织与性能同时都达到要求。随着各种高强钢、不锈钢、耐热钢以及一些特种材料(如铝合金、钛合金、镍合金、复合材料和陶瓷等)在生产中不断使用,焊接热影响区存在的问题显得更加复杂,已成为焊接接头的薄弱地带。
参考资料来源:百度百科-焊接热影响区
热影响区各点的最高加热温度不同,所以其组织变化也不相同。根据组织和性能变化特征不同,热影响区一般包括过热区、正火区和部分相变区。
(1)过热区:指最高温度在1100℃以上的区城。在该区域内,奥式体晶粒急剧长大,形成粗大的过热组织。过热区的塑性和却性明显下降,特别是冲击韧性降低更为显著,是焊接接头中力学性能最差的区域。
(2)正火区:指最高加热温度从Ac到1100℃之间的区域。在该区域内,铁素体和珠光体全部转变为奥氏体。由于焊接时加热速度快,高温时间短,所以奥氏体晶粒尚未长大,焊后在空气中冷却便得到了均匀细小的铁素体和珠光体,这相当于热处理中的正火组织。正火区的力学性能明显改善,是焊接接头中组织和性能最好的区域。
(3)部分相变区:指最高加热温度从Ac1到Ac3之间的区域。在该区域内,一部分金属发生相变重结晶过程,成为晶粒细小的铁素体和珠光体,而另一部分铁素体来不及转变,并随温度的升高晶粒有所长大。所以,在冷却后此区域的晶粒大小不一,组织不均匀,力学性能也较差。
拓展:以上三个区域是低碳钢焊接热影响区的主要组织特征。如果钢材在焊接前经过冷变形,则在A4以下将发生再结晶过程,因而会出现再结晶区,这对焊接接头的性能没有影响。对于易淬火钢的热影响区,由于焊后冷却速度很快,会产生淬硬组织。因此,它的热影响区一般分为淬火区和部分淬火区。对于焊前是调质状态的合金钢,还有软化区。其中,淬火区力学性能严重下降,甚至导致冷裂纹,对此需要引起特别的注意。
焊接热影响区:简称HAZ(heat affect zone )在焊接热循环作用下,焊缝两侧处于固态的母材发生明显的组织和性能变化的区域,称为焊接热影响区。
一、不易淬火钢的组织分布
特点:焊接空冷条件下不易形成马氏体。如低碳钢,16Mn,15MnV和15MnTi等。
按加热温度和组织特征可划分为过热区、正火区、部分正火区和再结晶区四个区域。如图所示。
1、过热区(粗晶区)
温度在固相线至1100℃之间,宽度约1~3mm。焊接时,该区域内奥氏体晶粒严重长大,冷却后得到晶粒粗大的过热组织,塑性和韧度明显下降。
2、相变重结晶区(正火区或细晶区)
温度在1100℃~Ac3之间,宽度约1.2~4.0mm。焊后空冷使该区内的金属相当于进行了正火处理,故其组织为均匀而细小的铁素体和珠光体,力学性能优于母材。
3、不完全重结晶区(也称部分正火区)
加热温度在Ac3~Ac1之间。焊接时,只有部分组织转变为奥氏体;冷却后获得细小的铁素体和珠光体,其余部分仍为原始组织,因此晶粒大小不均匀,力学性能也较差。
4、再结晶区
如果母材焊前经过冷加工变形,温度在Ac1~450℃之间,还有再结晶区 。该区域金属的力学性能变化不大,只是塑性有所增加。如果焊前未经冷塑性变形,则热影响区中就没有再结晶区。
二、易淬火钢的组织分布
特点:空冷下容易淬火形成马氏体。如18MnMoNb、30CrMnSi等。
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)。
在焊接快速加热和连续冷却的条件下,相转变属于非平衡转变,焊接热影响区常见的组织有铁素体、珠光体、魏氏组织、上贝氏体、下贝氏体、粒状贝氏体、低碳马氏体、高碳马氏体及 M-A 组元等。
在一定条件下,热影响区出现哪几种组织主要与母材的化学成分和焊接工艺条件有关,母材的化学成分是决定热影响区组织的主要因素