金相檢驗(yàn)焊接接頭的金相檢驗(yàn)第八單元焊接加熱和冷卻過(guò)程的特征模塊8-1圖1手工電弧焊示意圖冷卻母材焊芯藥皮電弧熔池?zé)嵊绊憛^(qū)凝固的渣熔渣焊縫加熱圖2焊接熱循環(huán)曲線(xiàn)圖3焊接熱循環(huán)和熱處理加熱冷卻規(guī)范的比較8-1焊接加熱和冷卻過(guò)程的特征熱影響區(qū)的金屬受焊接熱的作用，經(jīng)歷了加熱和冷卻過(guò)程，相當(dāng)于經(jīng)歷了“特殊的熱處理”，因此，也要發(fā)生組織轉(zhuǎn)變。8-1焊接加熱和冷卻過(guò)程的特征焊接過(guò)程特點(diǎn)01加熱溫度高02加熱速度快03高溫停留時(shí)間短04局部加熱05冷卻條件復(fù)雜06冷卻速度大07熔液溫度高08動(dòng)態(tài)結(jié)晶焊縫區(qū)靠近焊縫的熱影響區(qū)未熔化的母材金屬圖4CO2氣體保護(hù)焊接頭的宏觀組織焊接區(qū)域的顯微組織模塊8-2焊縫區(qū)靠近焊縫的熱影響區(qū)未熔化的母材金屬圖1CO2氣體保護(hù)焊接頭的宏觀組織1.焊縫的組織特征01連接長(zhǎng)大液體焊縫金屬?gòu)哪覆慕饘俚木ЯＩ辖Y(jié)晶并長(zhǎng)大02形成柱狀晶焊縫金屬長(zhǎng)成長(zhǎng)長(zhǎng)的柱狀晶，垂直于熔合線(xiàn)向焊縫中心電弧位置熔池邊緣位置母材焊縫焊縫方向圖2焊接速度低時(shí)柱狀晶長(zhǎng)大的形態(tài)a)熱影響區(qū)的組織b)鐵碳狀態(tài)圖（低碳部分）c)焊接熱循環(huán)曲線(xiàn)a)b)c)圖3焊接熱影響區(qū)與鐵碳狀態(tài)圖的關(guān)系2.熱影響區(qū)的組織和性能圖420鋼焊接接頭組織全貌50×焊縫柱狀晶區(qū)過(guò)熱組織相變重結(jié)晶區(qū)部分相變區(qū)ABCD焊縫的凝固組織（或一次組織）屬于鑄態(tài)組織。凝固時(shí)從焊縫邊界開(kāi)始形核，以聯(lián)生結(jié)晶的形式向中心成長(zhǎng)。由于熔池體積小、冷速高，晶粒沿著散熱方向生長(zhǎng)為柱狀晶。2.熱影響區(qū)的組織和性能圖5焊縫柱狀晶組織200×過(guò)熱區(qū)是緊鄰熔合區(qū)具有過(guò)熱組織或晶粒明顯粗化的部位。由于溫度高，奧氏體晶粒急劇長(zhǎng)大，同時(shí)難熔質(zhì)點(diǎn)不斷溶入，甚至可能發(fā)生局部晶界熔化的現(xiàn)象。冷卻后將得到晶粒粗大的過(guò)熱組織。2.熱影響區(qū)的組織和性能圖6母材熱影響區(qū)過(guò)熱區(qū)組織200×相變重結(jié)晶區(qū)(細(xì)晶粒區(qū))加熱溫度范圍為Ac3～tks。加熱時(shí)相變重結(jié)晶進(jìn)行完全，即鐵素體和珠光體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。該區(qū)空冷后得到均勻細(xì)小的鐵素體和珠光體，相當(dāng)于熱處理中的正火組織2.熱影響區(qū)的組織和性能圖7相變重結(jié)晶區(qū)組織200×加熱溫度范圍在Ac1～Ac3之間，20鋼的Ac1～Ac3相當(dāng)于750～900℃。加熱溫度達(dá)到Ac1，珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，而鐵素體只有部分溶解，大部分沒(méi)有變化。冷卻后，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的珠光體和鐵素體。而未溶鐵素體保留原晶粒大小及分布形態(tài)，這個(gè)區(qū)域的最終組織是較細(xì)的（P+F）分布在原鐵素體晶界處。2.熱影響區(qū)的組織和性能圖8部分相變區(qū)組織200×焊接接頭的宏觀檢驗(yàn)?zāi)K8-31.焊接接頭外觀質(zhì)量檢驗(yàn)焊接產(chǎn)品和焊接接頭的外觀質(zhì)量檢驗(yàn)方式：通過(guò)肉眼、借助檢查工具或用低倍放大鏡（不大于5倍）對(duì)焊接接頭進(jìn)行的檢查。外觀質(zhì)量檢查的內(nèi)容：主要是發(fā)現(xiàn)焊縫外形尺寸上的偏差、焊縫表面的缺陷以及焊后的清理情況；重點(diǎn)檢查在焊接接頭區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的不符合設(shè)計(jì)或工藝文件要求的各種焊接缺陷。1.焊接接頭外觀質(zhì)量檢驗(yàn)檢查應(yīng)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T6417.1—2005《金屬熔化焊焊縫缺陷分類(lèi)及說(shuō)明》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。焊縫表面裂紋焊縫表面氣孔和焊瘤焊縫表面咬邊1.1焊接接頭宏觀缺陷1.1焊接接頭宏觀缺陷圖6未焊滿(mǎn)圖5焊腳不對(duì)稱(chēng)a正常形狀b實(shí)際形狀圖4焊縫超高a公稱(chēng)尺寸2.焊接接頭的低倍組織檢驗(yàn)焊接接頭的低倍檢驗(yàn)要對(duì)接頭經(jīng)過(guò)解剖取樣、制樣（包括低倍組織顯示）后才能進(jìn)行。切取一個(gè)熔化焊的單面焊接接頭的橫截面，經(jīng)制樣侵蝕顯示宏觀組織，可見(jiàn)焊接接頭分為三部分：焊縫中心為焊縫金屬靠近焊縫的是熱影響區(qū)接頭兩邊是未受焊接影響的母材金屬。1—焊縫金屬；2—焊前坡口面；3—母材金屬熔化區(qū)；4—熔合線(xiàn)；5—熱影響區(qū)；6—母材（一）焊接接頭的低倍組織1圖7焊接接頭宏觀結(jié)構(gòu)示意圖23456圖8氣體保護(hù)焊接頭的宏觀組織焊縫區(qū)靠近焊縫的熱影響區(qū)未熔化的母材金屬2.焊接接頭的低倍組織檢驗(yàn)（二）焊接接頭低倍組織檢驗(yàn)的內(nèi)容接頭的斷口分析也屬于低倍檢驗(yàn)，并且可以與其他檢驗(yàn)方法（如金相、掃描電鏡等微觀分析法）綜合分析找出接頭破斷的原因。具體檢驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)有關(guān)技術(shù)要求來(lái)確定。焊縫柱狀晶的粗晶組織及結(jié)構(gòu)形態(tài)焊接熔合線(xiàn)焊道橫截面的形狀及焊縫邊緣結(jié)合、成形等情況熱影響區(qū)的寬度多層焊的焊道層次以及焊接缺陷，如焊接裂紋、氣孔、夾雜物等焊接接頭的金相檢驗(yàn)?zāi)K8-41.焊接接頭金相組織分析焊接接頭金相組織分析一般柱狀晶越粗大，雜質(zhì)偏析越嚴(yán)重，焊縫的力學(xué)性能越差，裂紋傾向越大?？拷缚p的熔合區(qū)和過(guò)熱區(qū)，常存在一些粗大組織，使接頭的沖擊吸收功和塑性大大降低，同時(shí)也常是產(chǎn)生脆性破壞裂紋的發(fā)源地。接頭的宏觀分析顯微組織分析斷口分析低倍分析(粗晶分析)熱影響區(qū)組織分析焊縫組織分析2.焊接接頭的常見(jiàn)缺陷焊接缺陷按位置分按性質(zhì)分內(nèi)部缺陷外部缺陷裂紋孔穴固體夾雜未熔合和未焊透形狀缺欠其他缺陷焊縫尺寸根部末焊透咬邊焊瘤表面裂紋弧坑燒穿孔穴末焊透夾雜末熔合裂紋3.焊接接頭金相試樣的制備金相試樣應(yīng)包括焊縫、熱影響區(qū)和母材。要保證取樣過(guò)程不能有任何變形、受熱和使接頭內(nèi)部缺陷擴(kuò)展和失真。對(duì)于很小、很薄或形狀特殊的焊接件，需要采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行鑲嵌。案例某鍋爐投入使用不到一年,其爐管焊接接頭就發(fā)生失效,通過(guò)宏觀觀察、化學(xué)成分和微觀組織分析,對(duì)早期失效原因進(jìn)行了分析：結(jié)果表明:接頭近縫區(qū)出現(xiàn)魏氏體過(guò)熱組織,裂紋沿熔合區(qū)或過(guò)熱區(qū)擴(kuò)展