分析焊接热影响区的组织和性能

基础知识

焊接热影响区就是指在焊接过程中，母材因受热影响但未熔化而发生金相组织和力学性能变化的区域。焊接热影响区的组织和性能基本上反映了焊接接头的性能和质量。

对于低碳钢及合金元素较少的低合金高强度结构钢等不易淬火钢，焊接热影响区可分为过热区、正火区、不完全重结晶区和再结晶区，如图5-15所示。

图5-15  不易淬火钢焊接热影响区

任务实施

一、过热区

焊接热影响区中，具有过热组织或晶粒显著粗大的区域称为过热区，又称粗晶区。过热区的加热温度是在固相线以下到1 100℃左右之间。在这样高的温度下，奥氏体晶粒严重长大，冷却后呈现为晶粒粗大的过热组织，甚至出现魏氏体组织。过热区塑性、韧性很低，尤其是冲击韧性比母材低20%～30%，是热影响区中性能最差的区域。

二、正火区

正火区的加热温度范围约在Ac3～1 100℃之间。焊接时该区域的铁素体和珠光体全部转变为奥氏体。由于温度不高，晶粒长大较慢，空冷后，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，因此，该区也称为相变重结晶区或细晶区。其力学性能略高于母材，是热影响区中综合力学性能最好的区域。

三、不完全重结晶区

该区的加热温度范围处于Ac1～Ac3之间。焊接时该区部分铁素体和珠光体转变为奥氏体，冷却时奥氏体转变为细小的铁素体和珠光体；而未溶入奥氏体的铁素体不发生转变，晶粒长大粗化，成为粗大的铁素体。所以这个区的金属组织是不均匀的，一部分是经过重结晶的晶粒细小的铁素体和珠光体，另一部分是粗大的铁素体。由于晶粒大小不同，所以力学性能也不均匀。

四、再结晶区

对于焊接前经过冷塑性变形（冷轧、冷成型）的母材，加热温度在Ac1～450℃之间的区域，将发生再结晶。经过再结晶，焊缝的塑性韧性提高了，但强度却降低了。