焊接件的金相检验《金相检验》第九单元 主讲：王文科

主要内容一、焊接热循环 二、焊接接头的组织 三、焊接接头的宏观组织观察 四、焊接接头的显微组织观察 五、焊接接头的缺陷 六、焊接接头显微组织与性能的关系

一、焊接热循环1、焊接热循环的特点： ①加热温度高: 热处理：Ac3以上100~200℃ 近缝区1350℃以上至Tm ②加热速度快: 几秒内完成熔化与凝固以及热影响区相变 ③高温停留时间短: SMAW:20秒, SAW:30-100秒。

④自然冷却，冷却速度快: 热处理可根据要求控制冷却速度或在冷却过程 中不同阶段进行保温,焊接时,局部加热、熔池的 体积小、自然条件下冷却,冷却速度快，平均冷却 速度约为l0~100℃/s。 ⑤动态结晶： 熔池一般均随热源的移动而移动，同时焊条的 摆动，电弧的吹力，还会使熔池发生强烈的搅拌 作用。可见，是在运动状态下结晶的，因此焊缝 凝固时各处的最大温度梯度的方向不断地变化， 晶体长大的方向也随之而改变。

2、焊接过程特点 ①加热温度高 ②冷却速度快 ③高温停留时间无法控制 故： 熔池凝固结晶过程远离平衡态； 焊接接头组织为非平衡组织。

二、焊接接头的组织

A:焊缝区 B: 熔合区 C: 热影响区 D:母材

1、焊缝区 结晶形态：联生结晶 结晶过程：熔合区半熔 化晶粒提供了现成的结 晶表面； 液相依附熔合区半熔化 晶粒开始垂直底部向中 心生长，粗大的柱状晶。

a.焊缝组织具有联生结晶和长大的特点，常 见的焊缝组织有柱状晶、树枝状晶、等轴 晶等，同样成份的焊缝，由于结晶组织形 态不同，性能差别很大。 b.多层焊时，由于后面的焊层对前面的焊层 进行了再加热而发生相变结晶，导致焊缝 区各部位组织形态的差异。 c.焊接过程是连续快速冷却的过程，超过一 定的冷却速度后，会得到非平衡组织 贝氏体和马氏体。

2、熔合区 焊缝与热影响区的过渡区，位于熔合线两 侧。 温度处于固相线和液相线之间； 金属处于局部熔化状态，晶粒十分粗大， 化学成份和组织极不均匀, 粗大的过热组织 和粗大的淬硬组织.是焊接接头中性能最差 的区域。 此区域很窄，显微镜下难区分。 但危害大，常是裂缝、局部脆性破坏的发 源地。

3、热影响区 HAZ属于母材金 属的一部分； 受焊接热循环的 影响，组织或性 能发生变化的区 域为焊接热影响 区。

a.熔化区/半熔化区：此区较窄，邻接熔合线，由于严重过 热，晶粒大，化学成分不均匀严重，导致性能恶化，是焊 接接头中最薄弱的区域。 b.过热区：此区域明显特点是晶粒最粗大，其组织形貌与 部

分熔化区基本相同，是再热裂纹的敏感区。 c.正火/重结晶区：此区域晶粒细小而均匀，是焊接接头中 组织和常温机械性能最好的区域。相当于正火。 d.相变区/不完全重结晶区：此区位于A1~A3温度区间， 具有部分铁素体溶解到奥氏体中去的特点，冷却时奥氏体 发生分解，而原来未转变的铁素体仍保留下来，对某些低 合金钢，由于这部分奥氏体中碳和合金元素含量较高，快 速冷却后可能转变为高碳马氏体，得到马氏体和铁素体的 混合组织，这种组织性能较差。

4、基体组织分析(母材) a.鉴别材料中非金属夹杂物，显微裂纹的类 型，观察其形态和分布，测量其数量和大 小。 b.鉴别被检件显微组织的组成，各种组织的 形貌、分布和数量，对晶粒度、带状组织、 非金属夹杂物、魏氏组织等。 c.对异种钢焊接接头，焊缝两侧的母材及热 影响区均须检验。

三、焊接接头的宏观检验1、焊接接头外观检验 焊接产品和焊接接头的外观质量检查通过肉眼或 放大镜对焊接接头进行的检查。 外观检查的内容很多，主要应检查各种焊接缺陷。 按照GB/ T 6417-1986《金属熔化焊焊缝缺陷分类 及说明》标准进行。 标准列出的金属熔化焊焊缝缺陷分为六大类：裂 纹、孔穴、固体夹杂、未熔合和未焊透、形状缺 陷及上述以外其他缺陷等。

形状缺陷是指焊缝的表面形状与原设计的几何形 状有偏差。 包括：咬边、缩沟、焊缝超高、凸度过大、下塌、 焊缝型面不良、焊瘤、错边、角度偏差、下垂、 烧穿、未焊满、焊脚不对称、焊缝宽度不齐、表 面不规则、根部收缩、根部气孔、焊缝接头不良 等共18种。 其他缺陷包括：电弧擦伤、飞溅、钨飞溅、表面 撕裂、磨痕、凿痕、打磨过量、定位焊缺陷及层 间错位等9种。

缺陷分析还包括：

对焊接接头的小试样，进行试样断口形貌、冲击、 拉伸后试样外观形态，焊道的表面状态等缺陷进 行分析。对大型焊接结构，在运行一段时间后进 行焊缝的受腐蚀和裂缝的检查等。 总之，通过焊接接头的外观质量检查，可以了解 焊接结构和焊接产品的全貌，产生缺陷的性质、 部位，及其与焊接结构的整体关系等情况，对评 定和控制焊接质量，以及防止重大事故发生都是 必需的。

2、低倍检验接头低倍检验要对接头经过解剖取样、制样(包 括低倍组织显示)后才能进行。

1)取样：与焊道垂直，焊接接头横断面。 2)侵蚀剂：硝酸水溶液，硝酸酒精，盐酸水溶液，电解，染色等。

3)检验内容:焊缝柱状晶组织及结构，焊接熔合线，焊道横截面的形状及焊道边缘结合、成形等情况；

热影响区的 宽度；多层焊的焊道层次及焊接缺陷。