焊接金相分析(大綱)

1、焊接金相分析（大綱）概述1定義：焊接金相分析是以焊接金屬學(xué)為理論基礎(chǔ)，密切聯(lián)系焊接工藝條件，以金相分析方法來研究焊接接頭的組織變化，研究焊接缺陷和接頭性能與焊接方法之間的關(guān)系，是驗證和提高焊接接頭質(zhì)量的一門試驗學(xué)科。焊接金相分析的應(yīng)用：基本內(nèi)容是焊接前后發(fā)生的組織、性能變化，可以應(yīng)用于新材料焊接性分析與焊接材料焊接工藝優(yōu)化；焊接結(jié)構(gòu)失效分析;焊接裂縫及其他焊接缺陷產(chǎn)生原因分析；焊接相變過程；焊接裂縫的形態(tài)和產(chǎn)生機(jī)理；焊接缺陷與焊接工藝間的關(guān)系；合金元素對接頭組織和性能的影響；焊縫的一次組織、二次組織與焊縫性能的關(guān)系等。焊接金相分析設(shè)備：實體顯微鏡，光學(xué)顯微鏡，高溫顯微鏡，TEM,SEM,XRD

2、等等。性能測定設(shè)備有：萬能試驗機(jī)（拉、壓、彎），沖擊試驗機(jī)，各種硬度計，顯微硬度計，差熱分析儀，熱膨脹分析儀，等等。接力學(xué)。它們相互聯(lián)系又自成體系，焊接系統(tǒng)工程學(xué)簡圖見圖1。焊接系統(tǒng)工程學(xué)：焊接工程有三個分枝，即焊接冶金學(xué)、焊接工藝學(xué)和焊焊接冶金學(xué)焊接工藝學(xué)焊接力學(xué)I焊接工程學(xué)（規(guī)格,標(biāo)掂）（新技術(shù)）fT-焊接系統(tǒng)工程用5設(shè)計T材料T族工1試臉檢驗性能評定?材料選擇生產(chǎn)設(shè)計生產(chǎn)管理質(zhì)量管理、/）-社會性|f醫(yī)需和f|至用率fluj扉斐1I安全性產(chǎn)圖1焊接技術(shù)系統(tǒng)化2焊接金相分析方法焊接金相分析方法是通過解剖試樣，直接在金相顯微鏡下進(jìn)行觀察、分析或通過金相物理方法的測試檢查。焊接金相分析方法的特

3、點：因為焊接熱過程的復(fù)雜性，使焊接金相比一般金相研究更困難。例如HAZ是母材在焊接熱循環(huán)作用下形成的一系列連續(xù)變化的梯度組織區(qū)域。焊接接頭缺陷的分析是焊接金相研究的一個重要內(nèi)容。要準(zhǔn)確、直觀地檢查出焊接裂縫、夾雜物、夾渣、氣孔、未焊透等。較無損探傷更準(zhǔn)確可靠，尤其是微裂紋。二焊接區(qū)金相試樣制備方法1 .焊接區(qū)金相取樣方法取樣原則：服從于金相分析特點和要求，充分考慮焊接接頭特點和焊接工藝特點來確定焊接金相取樣的部位、數(shù)量及大小。焊接區(qū)顯微組織金相樣的切取方法焊接結(jié)構(gòu)及焊接產(chǎn)品事故分析取樣方法2 .焊接區(qū)金相試樣制備方法大型產(chǎn)品及焊接結(jié)構(gòu)的事故分析取樣，多采用氣割或機(jī)械加工方法切下大塊樣品，然后像

4、小型試件一樣，經(jīng)過切割、平整、磨光、拋光、浸蝕等一系列加工制成小金相試樣。3 .焊接區(qū)金相試樣顯示方法顯示焊接金相試樣組織的方法有兩種：化學(xué)試劑顯示法和電解浸蝕劑顯示法?；瘜W(xué)試劑浸蝕顯示法在金相組織顯示中是最常用的。使用化學(xué)藥品作為溶質(zhì)，如有機(jī)或無機(jī)酸、各種堿、鹽類；溶劑主要有酒精、蒸儲水和甘油。浸蝕后，先用清水沖洗，再用酒精沖洗，熱風(fēng)吹干。各種鋼的常用浸蝕劑有：25%硝酸酒精溶液-顯示接頭各區(qū)組織，能清晰顯示鐵素體和珠光體組織；4%苦味酸酒精溶液-能清晰顯示接頭中的馬氏體、回火馬氏體、貝氏體及碳化物。電解浸蝕法：適用于不銹鋼、高合金鋼等材料。焊接接頭復(fù)合顯示方法：例如兩種浸蝕劑復(fù)合顯示（4%

5、硝酸酒精溶液+苦味酸鹽酸酒精溶液復(fù)合浸蝕高合金鋼）；反復(fù)拋光-浸蝕法；化學(xué)浸蝕與電解浸蝕復(fù)合顯示法等。三焊接接頭宏觀分析對于焊接結(jié)構(gòu)、焊接產(chǎn)品、焊接試樣進(jìn)行組織、性能檢查分析時，往往先進(jìn)行宏觀分析，如有必要再進(jìn)行細(xì)致的顯微分析。焊接接頭宏觀分析的內(nèi)容：一是外表形態(tài)、表面缺陷紀(jì)錄（外觀照相），二是焊接接頭缺陷分析。焊縫硫印試驗：焊接接頭的硫化物夾雜可以進(jìn)行低倍檢查，確定硫化物的類型、形態(tài)及大小。四焊接組織分析1 .焊接熱影響區(qū)組織分析焊接熱影響區(qū)組織分析要點：分析焊接熱影響區(qū)金相組織，必須掌握HAZ的產(chǎn)生條件，焊接熱循環(huán)對母材的影響，被焊母材本身的化學(xué)成分及焊接工藝條件對連續(xù)冷卻相變的影響。首先

6、要準(zhǔn)確地了解母材的成分特點（不易淬火鋼或易淬火鋼）與焊前狀態(tài)；其次應(yīng)知道焊接工藝條件，如焊接方法、焊接線能量及其它焊接工藝措施，它們決定HAZ的受熱與冷卻條件，如t8/5o在上述基礎(chǔ)上，可以參考相應(yīng)母材的焊接CCT圖，判斷接頭過熱區(qū)金相組織。若沒有可供參考的焊接CCT圖，就要借助于焊接金相的低倍（宏觀）、高倍（微觀）顯微鏡觀察，配合顯微硬度測定確定焊接熱影響區(qū)各區(qū)的組織。焊接熱影響區(qū)組織類型與形態(tài)特點：常見組織類型有，先共析鐵素體、魏氏組織、珠光體、上貝氏體、下貝氏體、粒狀貝氏體、板條馬氏體、片狀馬氏體、奧氏體及M-A組元等。它們具有各自的形態(tài)與轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間。2 .焊縫組織分析焊縫的形成過程為

7、：加熱熔化一結(jié)晶（一次組織）-固態(tài)相變（二次組織）C焊縫金屬的成分由焊接材料和母材決定（也受焊接方法的影響-熔合比）；焊縫組織由成分和冷卻速度決定?？蓞⒖己缚pCCT圖判斷焊縫組織。合金元素對焊縫金相組織的影響：在低碳低合金鋼焊縫中，除了碳（0.10.2%）之外主要合金元素是Mn、Si、Mo、Ti、Cr、Ni等。焊縫金屬的機(jī)械性能：主要決定于焊縫的化學(xué)成分和組織組成，實際焊縫的機(jī)械性能與很多焊接條件有關(guān)，見圖2。焊縫金屬的機(jī)械性能之中焊縫韌性是十分重要的指標(biāo)，焊縫成分和顯微組織狀態(tài)是影響焊縫韌性的兩個重要因素。圖2影響焊縫機(jī)械性能的有關(guān)因素五焊接金相的綜合分析焊接金相的綜合分析是采用金相分析手段對焊接結(jié)構(gòu)及焊接接頭的組織、缺陷、性能進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)組織和性能問題與焊接工藝及使用過程的關(guān)系，以便分析缺陷產(chǎn)生的原因、結(jié)構(gòu)破壞的原因。其常規(guī)工作是配合調(diào)整焊接工藝，確定最佳工藝規(guī)范進(jìn)行的焊接接頭質(zhì)量檢查；另一方面是產(chǎn)品的