--4-一、試驗目的觀看焊接接頭的宏觀組織及焊接缺陷觀看焊縫、熱影響區(qū)及母材的各種典型結(jié)晶形態(tài)把握低碳鋼焊接接頭各區(qū)域的組織變化測定在不同的焊接工藝下熱影響區(qū)的寬度二、試驗概述在焊接過程中，由于焊接接頭各局部經(jīng)受了不同的熱循環(huán)，因而所得組織各異。組織的不同，導致機械性能的變化。對焊接接頭進展金相組織分析，是對接頭機械性能鑒定的不行缺少的環(huán)節(jié)。焊接接頭的金相分析包括宏觀和顯微分析兩個方面。宏觀分析的主要內(nèi)容為：觀看與分析焊縫成型、焊縫金屬結(jié)晶方向和宏觀缺陷等。100倍以上的光學金相顯微鏡或電子顯微鏡進展觀看，分析焊縫的結(jié)晶形態(tài)，焊接熱影響區(qū)金屬的組織變化，焊接接頭的微觀缺陷等。的組織變化不僅與焊接熱循環(huán)有關(guān)，而且與所用的焊接材料和被焊材料有親熱關(guān)系。〔一〕焊縫凝固時的結(jié)晶形態(tài)接。聯(lián)接處的母材和焊縫金屬具有交互結(jié)晶的特征，圖1-2為母材和焊縫金屬交互結(jié)晶的示意圖。由圖可見，焊縫金屬與聯(lián)接處母材具有共同的晶粒，即熔池金屬的結(jié)晶是從熔合區(qū)母材的半熔化晶粒上開頭向焊縫中心成長的。這種結(jié)晶形式稱為交互結(jié)晶或聯(lián)生結(jié)晶。當晶體最易長大方向與散熱最快方向全都時，晶體便優(yōu)先得到成長，有的晶體由于取向不利于成長，晶粒的成長會被竭止，這就是所謂選擇長大，并形成焊縫中的柱狀晶形態(tài)，如1-3〔a〕所示。1-2焊縫金屬的交互結(jié)晶示意圖〔a〕〔b〕〔c〕〔d〕〔e〕〔f〕圖1-3 20號鋼焊接接頭金相組織〔200×〕〔a〕〔〕〔c〕過熱區(qū)焊態(tài)組織；〔〕〔〕〔〕焊態(tài)母材組織〔二〕不易淬火鋼焊接熱影響區(qū)金屬的組織變化不易淬火鋼包括低碳鋼，16Mn、15MnTi、15MnV等低合金鋼?，F(xiàn)以20號鋼為例，依據(jù)其焊接熱影響區(qū)金屬的組織特征，可以分為51-4所示。1-4低碳鋼焊接接頭組織變化圖1、熔合區(qū)2、過熱區(qū)3、正火區(qū)4、局部相變區(qū)5、再結(jié)晶區(qū)熔合區(qū)緊鄰焊縫的母材與焊縫交界處的金屬稱為熔合區(qū)或半熔合區(qū)。焊接時，該區(qū)金屬處于〔約135～145℃此區(qū)僅有2～3個晶粒的寬度，甚至在顯微鏡下也難以識別。但是，它對焊接接頭的強度、1-3〔b〕所示。過熱區(qū)該區(qū)的加熱溫度范圍為1100～1350長大現(xiàn)象，冷卻后得到晶粒粗大的過熱組織，故稱為過熱區(qū)。此區(qū)的塑性差，韌性低，硬度高。其組織為粗大的鐵素體和珠光體。在有的狀況下，如氣焊或?qū)釛l件較差時，甚至可獲得魏氏體組織。因此，焊接鋼度較大的構(gòu)造時，常在過熱區(qū)產(chǎn)生裂紋，過熱區(qū)的顯微1-3(c)所示。正火區(qū)〔重結(jié)晶區(qū)〕該區(qū)加熱溫度在Ac3~1100Ac，奧氏體晶粒尚未長大，冷卻后獲得3均勻而細小的鐵素體和珠光體，相當于熱處理時的正火組織，故又稱為正火區(qū)或相變重結(jié)晶區(qū)。該區(qū)的組織比退火〔或軋制〕狀態(tài)的母材組織細小，因此，該區(qū)是熱影響區(qū)中組織1-3(d)。局部相變區(qū)〔不完全重結(jié)晶區(qū)〕焊接時，加熱溫度在Ac~Ac之間〔750～900℃〕的金屬區(qū)域為不完全重結(jié)晶區(qū)。1 3當?shù)吞间摰募訜釡囟瘸^Ac時，珠光體先轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。溫度進一步上升時，局部鐵素1體逐步溶解于奧氏體中，溫度越高，溶解的越多，直到Ac時，鐵素體將全部溶解在奧氏3體中。焊后冷卻時，又從奧氏體中析出細小的鐵素體，始終冷卻到Ar時，剩余的奧氏體1就轉(zhuǎn)變?yōu)楣参鼋M織－珠光體。由次可看出，次區(qū)只有一局部組織發(fā)生了相變重結(jié)晶過程，而始終未溶入奧氏體的鐵素體，在加熱時會發(fā)生長大，變成較粗大的鐵素體組織，因此，該區(qū)域金屬的組織是不均勻的，晶粒大小也不全都，一局部是經(jīng)過重結(jié)晶的晶粒細小的鐵素體和珠光體，另一局部是粗大的鐵素體，如圖1-3(e)所示。由于組織不均勻，因而機械性能也不均勻。母材〔再結(jié)晶區(qū)〕1-3(f)所示。假設(shè)焊前母材為冷軋狀態(tài)供給的鋼材，則在加熱溫度為Ac以下的金屬中還存在一個1再結(jié)晶區(qū)。處于再結(jié)晶區(qū)的金屬，在加熱的過程中將發(fā)生金屬的再結(jié)晶過程，即經(jīng)過冷變形后的碎晶粒在再結(jié)晶溫度作用下重排列的過程。熔合區(qū)組織：圖左為焊縫，圖右為母材過熱區(qū)。片狀與塊狀先共析鐵素體沿過熱區(qū)粗大奧氏體晶界析出，晶內(nèi)有大量魏氏組織鐵素體與肯定量粒狀貝氏體，基體為珠光體〔黑色與灰暗色〕熱影響區(qū)組織〔正火加熱區(qū)狀分布呈帶狀分布以上是焊接熱影響區(qū)中主要的組織變化區(qū)段，其中以熔合區(qū)和過熱區(qū)對焊接接頭組織性能的不利因素最為顯著，因此，在焊接過程中應(yīng)盡可能削減熱影響區(qū)的寬度。焊接熱影響區(qū)的大小受到很多方面的影響，不同的焊接方法、焊接板厚、焊后冷卻速度等都會使熱影響區(qū)的尺寸發(fā)生變化。表1-1是用不同的焊接方法焊接低碳鋼時焊接熱影響區(qū)的平均尺寸。焊接方法各區(qū)平均尺寸總寬1-1焊接方法各區(qū)平均尺寸總寬過熱區(qū)正火區(qū)局部相變區(qū)〔mm〕手弧焊2.2～3.01.5～2.52.2～3.06.0～8.5埋弧自動焊0.8～1.20.8～1.70.7～1.02.3～4.0電渣焊18～205.0～7.02.0～3.025～30氣焊214.02.027.0真空電子束焊―－－0.05～0.75宏觀試樣三、試驗設(shè)備及材料金相顯微鏡、10倍放大鏡有關(guān)金相圖譜A3鋼手弧焊及氣焊接頭宏觀組織試樣及顯微試樣四、試驗內(nèi)容及步驟試驗前，先認真閱讀試驗指導書的內(nèi)容，并明確本次試驗的目的和要求觀看并畫出焊接接頭的宏觀組織示意圖，觀看焊接缺陷形態(tài)及部位觀看并畫出焊接接頭各個區(qū)域典型組織示意圖測量熱影響區(qū)寬度〔手弧焊及氣焊〕正確地使用金相顯微鏡系統(tǒng)相連，能更便利、更快捷地進展金相分析爭論工作(金相試驗互動系統(tǒng))。XJB—1〔4X〕型金相顯微鏡為例：XJB—1〔4X〕型金相顯微鏡的構(gòu)造：1-載物臺；2-物鏡；3-半反光鏡；4-轉(zhuǎn)換器；5－傳動箱；6-微動調(diào)焦手輪；7－粗動調(diào)焦手輪；8-偏心圈；9-目鏡；10-目鏡管；11－固定螺釘；12-調(diào)整螺釘；13－視場光闌；14-孔徑光闌-金相顯微鏡的操作步驟：6220伏電源接通，并翻開開關(guān)。依據(jù)放大倍數(shù)選擇適當?shù)奈镧R和目鏡，用物鏡轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)到固定位置。把樣品放在載物臺上，使觀看面對下。轉(zhuǎn)動粗調(diào)手輪，使載物臺下降，在看到物體的像時，再