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    焊接热影响区(HAZ)与焊缝不同,焊缝可以通过化学成分的调整 、再分配及适当的焊接工艺来保证性能 的要求 ,而热影响区性能不可能通过化学成分来调整 ,它是在热循环作用下才产生 的组织分布不均匀性问题 。对于一般焊接结构来讲 ,主要考虑热影响区 的硬化  、脆化、韧化、软化,以及综合的力学性能 、抗腐蚀性能和疲劳性能等 ,这要根据焊接结构 的具体使用要求来决定  。


焊接热影响区  的硬化

    焊接热影响区 的硬度主要决定于被焊钢种  的化学成分和冷却条件 ,其实质是反应不同金相组织  的性能 。由于硬度试验比较方便  ,因此 ,常用热影响区(一般在熔合区)的硬度Hmax判断热影响区的性能 ,它可以间接预测热影响区 的韧性  、脆性和抗裂性等 。近年来 ,尾巴HAZ的Hmax作为评定焊接性 的重要标志 。应当指出 ,即使同一组织,也有不同的硬度 。这与钢  的含碳量 、合金成分及冷却条件有关 。

焊接热影响区 的脆化

    焊接热影响区 的脆化常常是引起焊接接头开裂和脆性破坏 的主要原因 。目前其脆化的形式有粗晶脆化、析出脆化 、组织转变脆化 、热应变时效脆化 、氢脆以及石墨脆化等 。

① 粗晶脆化。在热循环的作用下,焊接接头的熔合线附近和过热区将发生晶粒粗化 。晶粒粗大严重影响组织 的脆性。一般来讲 ,晶粒越粗 ,则脆性转变温度越高 。

② 析出脆化 。在时效或回火过程中 ,其过饱和固溶体中将析出碳化物 、氮化物 、金属间化合物及其他亚稳定 的中间相等。由于这些新相 的析出,使金属或合金 的强度 、硬度和脆性提高  ,这种现象称为析出脆化 。

③ 组织脆化  。焊接HAZ中由于出现脆硬组织而产生 的脆化称为组织脆化。对于常用的低碳低合金高强钢  ,焊接HAZ的组织脆化主要是M-A组元 、上贝氏体 、粗大的魏氏组织等造成的 。但对含碳量较高 的钢(一般≥0.2%) ,则组织脆化主要是由高碳马氏体引起的。

④ HAZ 的热应变时效脆化 。在制造过程中要对焊接结构进行加工  ,如下料  、剪切、冷变成型 、气割 、焊接和其他热加工等。由这些加工引起 的局部应变 、塑性变形对焊接HAZ脆化有很大 的影响,由此而引起  的脆化称为热应变时效脆化 。应变时效脆化大体上可分为静应变时效脆化和动应变时效脆化两类。通常说 的“蓝脆性”就属于动应变时效现象 。

焊接HAZ 的韧化

    焊接HAZ在组织和性能上是一个非均匀体,特别是熔合区和粗晶区易产生脆化,是整个焊接接头 的薄弱地带 。因此 ,应采取措施提高焊接HAZ  的韧性。根据研究,HAZ  的韧化可采用以下两方面  的措施  。

① 控制组织 。对低合金钢 ,应控制含碳量 ,使合金元素 的体系为低碳微量多种合金元素的强化体系。这样 ,在焊接的冷却条件下 ,使HAZ分布有弥散强化质点   ,在组织上能获得低碳马氏体 、下贝氏体和针状铁素体等韧性较好的组织 。另外,应尽量控制晶界偏析  。

② 韧化处理 。对于一些重要的结构 ,常采用焊后热处理来改善接头 的性能。但是对一些大型而复杂的结构 ,即使要采用局部热处理也是困难 的 。合理制定焊接工艺 ,正确地选择焊接线能量和预热 、后热温度是提高焊接韧性  的有效措施。

    此外  ,还有许多能提高HAZ韧性  的途径。如细晶粒钢采用控制工艺,进一步细化铁素体的晶粒 ,也会提高材质的韧性  。冶金精炼技术可使钢中  的杂质(S  、P 、O 、N等)含量极低 。这些措施使得钢材的人行道为提高 ,从而也提高了焊接HAZ  的韧性 。

焊接HAZ  的软化

    对于焊前经冷作硬化或热处理强化 的金属或合金,在焊接热影响区一般均会产生不同程度的矢强现象  ,典型 的是经过调制处理 的高强钢和具有沉淀强化及弥散强化 的合金,焊后在热影响区产生 的软化或矢强 。

    焊接调质钢时 ,HAZ的软化程度与母材焊前热处理状态有关 。母材焊接前调质处理  的回火温度越低 ,即强化程度越大 ,则焊后 的软化程度越严重 。大量实验研究表明,不同焊接方法和不同焊接线能量时,HAZ中软化明显 的部位,是温度处于A1-A3之间  的区段 。


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