【正文】 。在一般焊速下，柱晶是呈朝焊縫中心生長(zhǎng)并向焊接方向前傾的彎曲形態(tài)，稱為偏向晶，焊速越慢，柱晶前傾的越厲害。如果鋼中合金元素含量增大、液態(tài)熔池內(nèi)溫度梯度降低或熔池凝固速度增大時(shí)，焊縫凝固組織就趨向于向等軸晶發(fā)展。一般焊縫中的偏析主要有三種：（1）枝晶偏析（微觀偏析）（2）區(qū)域偏析（宏觀偏析）區(qū)域偏析是指整個(gè)焊縫范圍內(nèi)的成分不均勻性。圖23 不同形狀焊縫的區(qū)域偏析（3）層間偏析圖24為層狀偏析的情況，經(jīng)過(guò)腐蝕的焊縫橫斷面上存在層狀偏析輪廓線，它和熔合線輪廓平行，而且越靠近熔合線，層狀線越密越清晰。鐵素體沿原奧氏體晶界析出，具有一次組織的柱狀輪廓，稱先共析鐵素體，晶粒十分粗大，有時(shí)呈粗大的魏氏組織，使得焊縫的沖擊韌性大大降低。 改善焊縫二次組織的途徑改善二次組織是提高焊縫性能的重要途徑生產(chǎn)上采用的方法很多，常用的方法有：（1）焊后熱處理（2）多層焊（3）錘擊焊縫表面（4）跟蹤回火 焊接熱循環(huán) 焊接熱循環(huán)的概念在焊接熱源作用下，焊件上某點(diǎn)溫度隨時(shí)間的變化過(guò)程稱為焊接熱循環(huán)。 不易淬火鋼的HAZ對(duì)于一般常用的低碳鋼和16Mn、15MnV、15MnTi等低合金鋼，根據(jù)組織上的特征，HAZ可分為四個(gè)區(qū)（圖26）：⑴熔合區(qū)熔合區(qū)是母材與焊縫交界的部位，微觀顯示是母材半熔化的區(qū)域（溫度處在母材的固液相線之間）。這個(gè)區(qū)的塑韌性都比較好。圖26 焊接熱影響區(qū)的溫度分布與狀態(tài)圖的關(guān)系a)熱影響區(qū)的組織分布 b)鐵碳狀態(tài)圖 c)熱循環(huán)（圖中Tm為峰值溫度，TG為晶粒長(zhǎng)大溫度）⑸再結(jié)晶區(qū)當(dāng)母材焊前經(jīng)過(guò)冷塑性變形（如冷軋鋼板、冷彎、冷沖壓等），則加熱到500℃～Ac1的區(qū)域?qū)⑿纬稍俳Y(jié)晶區(qū)。⑴完全淬火區(qū)焊接時(shí)熱影響區(qū)處于AC3以上的區(qū)域，加熱時(shí)常溫下的組織完全轉(zhuǎn)化為奧氏體。隨后快速冷卻時(shí)，奧氏體轉(zhuǎn)化為馬氏體。 焊縫中的氣孔與夾雜氣孔和夾雜是焊接生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的一種缺陷，對(duì)焊接接頭的質(zhì)量影響很大，會(huì)削弱焊縫的有效工作斷面，還會(huì)引起應(yīng)力集中，顯著降低焊縫金屬的強(qiáng)度和韌性，對(duì)動(dòng)載強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度更為不利，有時(shí)氣孔和夾雜還會(huì)引起裂紋。有個(gè)別殘存在內(nèi)部，以小圓球狀存在。如果焊接正常，生產(chǎn)中氮?dú)饪缀苌俪霈F(xiàn)。焊接條件下，容易滿足氣孔產(chǎn)生的條件。當(dāng)θ90176。③氣泡上浮速度為：由公式可知：(a) r↑，v↑→易浮出(b) 液體金屬密度越大，v↑→不易形成氣孔。 影響氣孔產(chǎn)生的因素以及防止措施影響氣孔產(chǎn)生的因素很多，這里只介紹冶金因素和工藝因素兩方面的影響。② 電流種類和極性生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)證明，交流焊時(shí)比直流焊時(shí)氣孔傾向大，直流焊時(shí)正接比反接氣孔傾向大。當(dāng)夾雜物較大時(shí)，不僅降低焊縫的塑性與韌性、增大低溫脆性和降低疲勞強(qiáng)度，還可能導(dǎo)致熱裂紋的產(chǎn)生。 焊接材料 焊接生產(chǎn)中使用的焊接材料，一般指熔焊時(shí)用于進(jìn)行焊接連接的易耗材料，包括焊條、焊劑、焊絲和保護(hù)氣體。 焊條的分類按焊條用途分：結(jié)構(gòu)鋼焊條：結(jié)或J鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條：熱或R不銹鋼焊條：鉻或G，奧或A堆焊焊條：堆或D低溫鋼焊條：溫或W鑄鐵焊條：鑄或Z鎳及鎳合金焊條：鎳或Ni銅及銅合金焊條：銅或T鋁及鋁合多焊條：鋁或L特殊用途焊條：特或TS按焊接熔渣的堿度分：酸性焊條、堿性焊條 焊條的牌號(hào) 以結(jié)構(gòu)鋼為例：結(jié)（J）XXX——結(jié)為結(jié)構(gòu)鋼焊條，第3個(gè)數(shù)字代表藥皮類型、焊接電流要求（見(jiàn)表2－2），第2數(shù)字代表焊縫金屬抗拉強(qiáng)度。（1）焊芯焊芯是采用焊接專用綱絲制成，是經(jīng)過(guò)特殊冶煉而成，該焊接專用鋼絲稱為焊絲。③冶金處理作用──去除有害雜質(zhì)（），添加有益元素。③母材C、S、P等雜質(zhì)含量高時(shí)，應(yīng)選用抗裂性、抗氣孔性好的焊條來(lái)施焊。⑥焊接強(qiáng)度級(jí)別高的高強(qiáng)鋼時(shí)應(yīng)在保證韌性的條件下等強(qiáng)，一般采用低強(qiáng)匹配的原則來(lái)保證接頭的韌性。比如，不銹鋼、滲鋁鋼的焊接。②對(duì)于幾何形狀復(fù)雜，且厚度剛性大的焊件，應(yīng)選用抗裂性好的焊條。因?yàn)樗嵝院笚l工藝性好，焊接發(fā)塵量少，對(duì)焊工身心健康有好處。 焊劑焊劑和焊絲配合使用，是埋弧焊和電渣焊中使用的焊接材料。第三位數(shù)字表示同一類型中的不同牌號(hào)。采用藥芯焊絲的優(yōu)點(diǎn)就在于它既有熔渣的保護(hù)和冶金作用，又能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接?；钚詺怏w指CO2，惰性氣體Ar，混合氣體指Ar與不同氧化性氣體等按不同比例混合的氣體。和實(shí)芯焊絲相比，藥芯焊絲也有煙塵量高的缺點(diǎn)。 焊劑的選用 焊絲 實(shí)芯焊絲平常所說(shuō)的焊絲實(shí)際上就是指實(shí)芯焊絲，它是用專做焊絲的熱軋鋼線材拉拔成的。 焊劑的類型焊劑的分類見(jiàn)圖28。②當(dāng)幾種焊條都能滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)選用價(jià)格低的焊條以降低產(chǎn)品成本。③對(duì)于因受某種條件限制，焊件坡口無(wú)法進(jìn)行清理，或在坡口處存在油污、銹跡的，應(yīng)選用抗油污、鐵銹能力強(qiáng)的酸性焊條。④珠光體耐熱鋼通常選用與母材成分相似的耐熱鋼焊條相匹配。比如低溫鋼的焊接、水下焊接。⑤強(qiáng)度不相同的異種材料進(jìn)行焊接，應(yīng)該根據(jù)強(qiáng)度級(jí)別低的母材來(lái)選配焊條。 焊條的選用原則 焊條選用總的原則是：盡可能使接頭的使用性能與母材的保持一致。（2）藥皮藥皮的作用：①改善焊接工藝性能—易于引弧和再引弧，穩(wěn)弧性好，減少飛濺，使焊縫成形美觀。以結(jié)構(gòu)鋼為例，型號(hào)編制法為字母“E”表示焊條，第一、二位表示熔敷金屬最小抗拉強(qiáng)度，第三位數(shù)字表示焊條的焊接位置，第四位數(shù)字表示焊接電流種類及藥皮類型。 焊條是手工電弧焊中用的焊接材料。 焊縫中夾雜物的種類和危害焊縫中常遇到的夾雜物有三種：⑴氧化物⑵氮化物⑶硫化物 防止焊縫中夾雜物的措施防止焊縫中產(chǎn)生夾雜主要是要正確選擇焊條、焊劑的渣系，使它更好的脫氧、脫硫。 焊縫中的夾雜焊鋼時(shí)，焊縫中的夾雜主要是指熔池凝固后仍殘留在焊縫內(nèi)的氧化物、氮化物和硫化物。電壓↑，N氣孔↑。T↓η↑↑，V↓易形成氣孔。即：θ↓→cosθ↑→氣泡易脫離現(xiàn)成表面→cosθ↑→ θ↓→氣泡易脫離現(xiàn)成表面。⑶氣泡上浮平衡時(shí)：分析： 當(dāng)θ90176。形成原因：焊接碳鋼時(shí)，由于冶金反應(yīng)產(chǎn)生大量的CO，在結(jié)晶過(guò)程中來(lái)不及逸出而殘留在焊縫內(nèi)部形成氣孔。 ⑵氮?dú)饪缀蜌湎嗨?，氣孔也多出現(xiàn)在焊縫表面，但多數(shù)情況下是成堆出現(xiàn)，和蜂窩相似。第二類：由于冶金反應(yīng)產(chǎn)生的不溶于金屬的氣體，如CO和H2O等。當(dāng)含碳量和合金元素含量不高或冷卻速度較小時(shí)，也可能出現(xiàn)索氏體和珠光體。⑵不完全淬火區(qū)母材被加熱到AC1到AC3之間范圍內(nèi)的熱影響區(qū)。 易淬火鋼的HAZ這類鋼包括低碳調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼（18MnMoNb）、中碳鋼（如45號(hào)鋼）和中碳調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼（30CrMnSi），焊接熱影響區(qū)的組織分布與母材焊前的熱處理狀態(tài)有關(guān)。因?yàn)橹挥兄楣怏w那一部分發(fā)生了相變重結(jié)晶，冷卻下來(lái)成為晶粒細(xì)小的鐵素體和珠光體，而另一部分始終沒(méi)能溶入奧氏體的鐵素體就成為粗大的鐵素體。在這個(gè)溫度范圍，奧氏體晶粒發(fā)生嚴(yán)重的長(zhǎng)大，冷卻之后就得到粗大的組織，在氣焊和電渣焊條件下，還常出現(xiàn)魏氏組織。⑵預(yù)熱溫度T0⑶接頭形式和尺寸⑷焊件尺寸⑸焊道長(zhǎng)度⑹多層或多道焊 熱影響區(qū)金屬的組織和性能焊接時(shí)HAZ上各點(diǎn)距焊縫的遠(yuǎn)近不同，它們所經(jīng)歷的焊接熱循環(huán)也就不同，最終導(dǎo)致組織和性能不同。2 )焊后熱處理：加熱A3+20~30℃，柱狀晶消失。圖24 層狀偏析示意圖 焊縫金屬的一次結(jié)晶組織（1）一次結(jié)晶形態(tài)對(duì)焊縫性能的影響焊縫一次結(jié)晶組織的形態(tài)對(duì)焊縫的性能影響很大，因?yàn)橐淮谓Y(jié)晶組織如果粗大的話，后面發(fā)生固態(tài)相變時(shí)轉(zhuǎn)變成的組織晶粒也會(huì)粗大，一次結(jié)晶過(guò)程中產(chǎn)生的化學(xué)成分偏析等現(xiàn)象不會(huì)消失。因?yàn)檎麄€(gè)焊縫中心富集了低熔點(diǎn)物質(zhì)，所以焊縫冷卻收縮時(shí)就容易沿焊縫中心裂開(kāi)，產(chǎn)生宏觀的縱向裂紋。 焊縫的凝固偏析焊縫金屬在結(jié)晶過(guò)程中，由于冷卻速度快，已經(jīng)凝固的焊縫金屬中化學(xué)成分來(lái)不及擴(kuò)散，合金元素的分布是不均勻的，這就出現(xiàn)了凝固偏析。 焊縫凝固組織的形態(tài)