焊接熱影響區(qū)(HAZ)與焊縫不同,焊縫可以通過化學(xué)成分的調(diào)整膳庵、再分配及適當?shù)暮附庸に噥肀WC性能的要求巧颈,而熱影響區(qū)性能不可能通過化學(xué)成分來調(diào)整鬼浮,它是在熱循環(huán)作用下才產(chǎn)生的組織分布不均勻性問題蛤吓。對于一般焊接結(jié)構(gòu)來講闲昭,主要考慮熱影響區(qū)的硬化更耻、脆化脱羡、韌化、軟化唇辨,以及綜合的力學(xué)性能廊酣、抗腐蝕性能和疲勞性能等,這要根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)的具體使用要求來決定赏枚。
焊接熱影響區(qū)的硬化
焊接熱影響區(qū)的硬度主要決定于被焊鋼種的化學(xué)成分和冷卻條件亡驰,其實質(zhì)是反應(yīng)不同金相組織的性能。由于硬度試驗比較方便饿幅,因此凡辱,常用熱影響區(qū)(一般在熔合區(qū))的硬度Hmax判斷熱影響區(qū)的性能,它可以間接預(yù)測熱影響區(qū)的韌性诫睬、脆性和抗裂性等。近年來帕涌,尾巴HAZ的Hmax作為評定焊接性的重要標志摄凡。應(yīng)當指出,即使同一組織蚓曼,也有不同的硬度蘑慕。這與鋼的含碳量、合金成分及冷卻條件有關(guān)价烘。
焊接熱影響區(qū)的脆化
焊接熱影響區(qū)的脆化常常是引起焊接接頭開裂和脆性破壞的主要原因蕊欣。目前其脆化的形式有粗晶脆化、析出脆化稻漏、組織轉(zhuǎn)變脆化愈秕、熱應(yīng)變時效脆化、氫脆以及石墨脆化等俗运。
① 粗晶脆化言盼。在熱循環(huán)的作用下,焊接接頭的熔合線附近和過熱區(qū)將發(fā)生晶粒粗化帜贝。晶粒粗大嚴重影響組織的脆性筐成。一般來講,晶粒越粗示谐,則脆性轉(zhuǎn)變溫度越高谣皇。
② 析出脆化势送。在時效或回火過程中,其過飽和固溶體中將析出碳化物朴沿、氮化物猜谚、金屬間化合物及其他亞穩(wěn)定的中間相等。由于這些新相的析出悯仙,使金屬或合金的強度龄毡、硬度和脆性提高,這種現(xiàn)象稱為析出脆化锡垄。
③ 組織脆化沦零。焊接HAZ中由于出現(xiàn)脆硬組織而產(chǎn)生的脆化稱為組織脆化。對于常用的低碳低合金高強鋼货岭,焊接HAZ的組織脆化主要是M-A組元路操、上貝氏體、粗大的魏氏組織等造成的千贯。但對含碳量較高的鋼(一般≥0.2%)屯仗,則組織脆化主要是由高碳馬氏體引起的。
④ HAZ的熱應(yīng)變時效脆化搔谴。在制造過程中要對焊接結(jié)構(gòu)進行加工魁袜,如下料、剪切逸渤、冷變成型筛毡、氣割、焊接和其他熱加工等骂间。由這些加工引起的局部應(yīng)變敢铲、塑性變形對焊接HAZ脆化有很大的影響,由此而引起的脆化稱為熱應(yīng)變時效脆化伞买。應(yīng)變時效脆化大體上可分為靜應(yīng)變時效脆化和動應(yīng)變時效脆化兩類垮软。通常說的“藍脆性”就屬于動應(yīng)變時效現(xiàn)象。
焊接HAZ的韌化
焊接HAZ在組織和性能上是一個非均勻體肯坊,特別是熔合區(qū)和粗晶區(qū)易產(chǎn)生脆化伊屈,是整個焊接接頭的薄弱地帶。因此诉拔,應(yīng)采取措施提高焊接HAZ的韌性贤方。根據(jù)研究,HAZ的韌化可采用以下兩方面的措施谅褪。
① 控制組織献甘。對低合金鋼,應(yīng)控制含碳量张抄,使合金元素的體系為低碳微量多種合金元素的強化體系砂蔽。這樣洼怔,在焊接的冷卻條件下,使HAZ分布有彌散強化質(zhì)點左驾,在組織上能獲得低碳馬氏體镣隶、下貝氏體和針狀鐵素體等韌性較好的組織。另外诡右,應(yīng)盡量控制晶界偏析安岂。
② 韌化處理。對于一些重要的結(jié)構(gòu)帆吻,常采用焊后熱處理來改善接頭的性能域那。但是對一些大型而復(fù)雜的結(jié)構(gòu),即使要采用局部熱處理也是困難的猜煮。合理制定焊接工藝次员,正確地選擇焊接線能量和預(yù)熱、后熱溫度是提高焊接韌性的有效措施王带。
此外淑蔚,還有許多能提高HAZ韌性的途徑。如細晶粒鋼采用控制工藝铜那,進一步細化鐵素體的晶粒崔捌,也會提高材質(zhì)的韌性。冶金精煉技術(shù)可使鋼中的雜質(zhì)(S杉抑、P榄陆、O、N等)含量極低据值。這些措施使得鋼材的人行道為提高铛邦,從而也提高了焊接HAZ的韌性窃征。
焊接HAZ的軟化
對于焊前經(jīng)冷作硬化或熱處理強化的金屬或合金瘾歉,在焊接熱影響區(qū)一般均會產(chǎn)生不同程度的矢強現(xiàn)象,典型的是經(jīng)過調(diào)制處理的高強鋼和具有沉淀強化及彌散強化的合金芳潦,焊后在熱影響區(qū)產(chǎn)生的軟化或矢強沧宠。
焊接調(diào)質(zhì)鋼時,HAZ的軟化程度與母材焊前熱處理狀態(tài)有關(guān)鹃漩。母材焊接前調(diào)質(zhì)處理的回火溫度越低蕾奴,即強化程度越大,則焊后的軟化程度越嚴重制圈。大量實驗研究表明们童,不同焊接方法和不同焊接線能量時,HAZ中軟化明顯的部位鲸鹦,是溫度處于A1-A3之間的區(qū)段慧库。