焊接热影响区的脆化机理及防治措施精品课件
16页1、焊接热影响区的脆化机理及防治措施,1 HAZ的脆化,定义: HAZ脆化是热影响区在焊接热循环作用下所发生的塑性、韧性严重下降的现象。 分类: 粗晶脆化、析出相脆化、组织转变脆化、热应变脆化、氢脆化和石墨脆化等。,2 粗晶脆化(CGHAZ),焊接粗晶热影响区处在焊缝和母材的过渡区域。焊接过程中,其加热温度接近钢材的熔化温度,虽然高温停留时间短暂,但与一般热处理不同,在焊接的连续加热和冷却条件下,奥氏体晶粒长大具有热惯性,实际晶粒度较粗。 根据Hall-Petch公式 可知,晶粒越粗大,脆性转变温度越高,即脆性增加。晶粒直径d与脆性转变温度VTrs的关系如下图所示。,2 粗晶脆化(CGHAZ),焊接热影响区的粗晶脆化与一般热处理过程中单纯晶粒长大造成的脆化不同,原因在于晶粒粗大的同时着化学成分、组织状态不均匀,这种伴随非平衡条件下形成的粗晶脆化程度更为严重。,2 粗晶脆化(CGHAZ),例如,对于不易淬火刚,粗晶脆化主要是由于晶粒长大,甚至形成粗大的魏氏体组织;对于易淬火刚,则主要是由于产生脆硬的孪晶马氏体所致。,3 析出相脆化,对于某些金属或合金,在焊接冷却过程中,或是在焊后回火或时效过
2、程中,从过饱和固溶体中析出氮化物、碳化物或金属间化合物时,引起金属或合金脆性增大的现象,称为析出相脆化。 在焊接含有碳化物或氮化物形成元素的钢时,在过热区,母材原有第二相(碳化物或氮化物)均可大部分溶解。在冷却过程中,由于溶解度的降低,这些碳、氮化合物将再次发生沉淀。但由于焊接时高温停留时间短,奥氏体均质化程度低,因此,再次沉淀的碳、氮化合物将以块状形式呈不均匀析出。,3 析出相脆化,例如,AlN在晶界析出,Ti(C,N)在晶内析出,都呈块状形式。这种状态的第二相会严重阻碍位错的运动,从而导致过热区的脆化。若Fe3C沿晶界呈薄膜状析出,或形成粗大碳化物,也会导致脆化。 在快速冷却条件下,若碳、氮化合物来不及析出,则在焊后回火或时效过程中也可能产生脆化(如回火脆化)。,4 组织脆化,(1)M-A组元脆化 M-A组元一般是在中等冷却速度下形成。在焊接冷却过程中,奥氏体不断向铁素体转变,碳及合金元素向未转变的奥氏体中扩散,造成奥氏体的碳浓度不断增加,在随后的冷却过程中,这些高碳奥氏体转变成高碳马氏体与残余奥氏体组成的岛状组织即M-A组元,有时M-A组元中的马氏体也包含低碳板条马氏体。 M-A
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