鑄件及焊縫宏觀組織及其控制-資料下載頁
2025-05-03 03:54本頁面
【正文】 。一般情況下，由于等溫線是彎曲的，其曲線上各點的法線方向不斷地改變，因此晶粒生長的有利方向也隨之變化，形成了特有的 彎曲柱狀晶 的形態(tài)。 3. 柱狀晶生長方向與速度的變化 材料成形基本原理 209213A 焊接熔池的結(jié)晶特點 晶粒成長速度與焊接速度的關(guān)系 材料成形基本原理 209213A 焊接熔池的結(jié)晶特點 晶粒成長速度和方向的變化 材料成形基本原理 85 ? 熔池的最大散熱方向是液相等溫線的法線方向 ,晶體生長方向與最大散熱方向正好相反 , 因此在生長過程中不斷改變方向 ,形成彎曲狀柱狀晶。生長速度 R與焊接速度 υ滿足關(guān)系式 : ?c o sυ?R在熔合區(qū)上晶粒開始成長的瞬時（圖中 H 和 F點） , 晶粒生長線速度 R為零，即焊縫邊緣的生長速度最慢。而在熱源移動后面的焊縫中心（ D點），晶粒生長速度 R與焊接速度 υ 相等，生長最快。一般情況下，由于等溫線是彎曲的，其曲線上各點的法線方向不斷地改變形成了特有的彎曲柱狀晶的形態(tài)。 材料成形基本原理 86 ? 焊接速度大時，焊接熔池長度增加 , 柱狀晶趨向垂直于焊縫中心線生長 。 焊接速度越慢 , 柱狀晶越彎曲。 最后結(jié)晶的低熔點夾雜物易被推移到焊縫中心區(qū)域，形成脆弱的結(jié)合面，因此垂直于焊縫中心線的柱狀晶，易導(dǎo)致縱向熱裂紋的產(chǎn)生。 焊接速度快 焊接速度慢 材料成形基本原理 209213A 焊接速度對晶粒成長方向的影響 a) 高速焊 b) 低速焊 3. 柱狀晶生長方向與速度的變化 材料成形基本原理 209213A 3. 柱狀晶生長方向與速度的變化 高速焊 和 熱裂 ASS/Al alloy 材料成形基本原理 209213A 3. 柱狀晶生長方向與速度的變化 高速焊 和 熱裂 材料成形基本原理 90 4. 熔池凝固組織形態(tài)的多樣性 ? 在熔池兩側(cè)翼邊界，由于結(jié)晶速度 R非常小，溫度梯度 G較大，G/R 則很大，成分過冷接近于零，滿足平面晶生長的條件。 隨著凝固界面遠離熔合區(qū)邊界向焊縫中心推進時 , 結(jié)晶速度 R逐漸增大，而溫度梯度 G減小 , G/R 逐步減小，成分過冷逐漸增大，平面生長將轉(zhuǎn)為胞狀生長； 隨著成分過冷的進一步加大，樹枝晶生長的方式逐漸占主導(dǎo)地位，在到達熔池尾端結(jié)束凝固時，成分過冷度最大，有可能形成等軸樹枝晶區(qū)。 材料成形基本原理 209213A 焊接熔池的結(jié)晶形態(tài) (1) 平面結(jié)晶 當固 液界面前方液相中的溫度梯度 G(即溫度曲線的斜率 dT/dx)很大時，液相溫度曲線 T不與結(jié)晶溫度曲線 TL相交，因而液相中不存在成分過冷區(qū)，如圖 36a所示。 圖 36 平面結(jié)晶形態(tài) a) 成分過冷條件 b) 形成機理示意圖 c) 平面晶微觀照片 材料成形基本原理 209213A 焊接熔池的結(jié)晶形態(tài) (2) 胞狀結(jié)晶 當固 液界面前方液相中的溫度梯度 G較大時，液相溫度曲線 T與結(jié)晶溫度曲線 TL在短距離 x內(nèi)相交，形成較小的成分過冷區(qū)，如圖 37a所示。 圖 37 胞狀結(jié)晶形態(tài) a) 成分過冷條件 b) 形成機理示意圖 c) 胞狀晶微觀照片 材料成形基本原理 209213A 焊接熔池的結(jié)晶形態(tài) (3) 胞狀樹枝結(jié)晶 隨固 液界面前方液相中的溫度梯度 G的減小，液相溫度曲線 T與結(jié)晶溫度曲線 TL相交的距離 x增大，所形成的成分過冷區(qū)增大，如圖 38a所示。 圖 38 胞狀樹枝結(jié)晶形態(tài) a) 成分過冷條件 b) 形成機理示意圖 c) 胞狀樹枝晶微觀照片 材料成形基本原理 209213A 焊接熔池的結(jié)晶形態(tài) (4) 樹枝狀結(jié)晶 當固 液界面前方液相中的溫度梯度 G進一步減小時，液相溫度曲線 T與結(jié)晶溫度曲線 TL相交的距離 x進一步增大，從而形成較大的成分過冷區(qū)，如圖 39a所示。 圖 39 樹枝狀結(jié)晶形態(tài) a) 成分過冷條件 b) 形成機理示意圖 c) 樹枝晶微觀照片 材料成形基本原理 209213A 焊接熔池的結(jié)晶形態(tài) (5) 等軸結(jié)晶 當固 液界面前方液相中的溫度梯度 G很小時，液相溫度曲線 T與結(jié)晶溫度曲線 TL在很遠處相交，從而在液相中形成很大的成分過冷區(qū)，如圖 310a所示。 圖 310 等軸結(jié)晶形態(tài) a) 成分過冷條件 b) 形成機理示意圖 c) 等軸晶微觀照片 材料成形基本原理 209213A 焊接熔池的結(jié)晶形態(tài) (1) 結(jié)晶組織的分布 在焊接熔池中，不同部位具有不同的溫度梯度 G和結(jié)晶速度 R，因而具有不同的成分過冷，出現(xiàn)不同的結(jié)晶形態(tài)，從而在焊縫中形成分布不同的結(jié)晶組織。 (2) 焊接條件對結(jié)晶組織的影響 如前所述，對結(jié)晶組織起控制作用的成分過冷主要受到熔池金屬中溶質(zhì)含量 W、熔池結(jié)晶速度 R和液相溫度梯度 G的影響。 材料成形基本原理 209213A 焊接熔池的結(jié)晶形態(tài) 焊接參數(shù)對 HY80鋼焊縫結(jié)晶組織的影響 焊接速度 /(mm/min) 焊接電流 /A 150 300 450 50 胞狀晶 胞狀樹枝晶 粗大的胞狀樹枝晶 100 胞狀晶 細小的胞狀樹枝晶 粗大的胞狀樹枝晶 材料成形基本原理 209213A 焊接熔池的結(jié)晶形態(tài) W、 R和 G對結(jié)晶形態(tài)的影響 材料成形基本原理 209213A 焊接熔池的結(jié)晶形態(tài) 焊縫中結(jié)晶組織的分布 材料成形基本原理 209213A 焊接熔池的結(jié)晶形態(tài) 圖 313 不同母材的焊縫組織 a) 1100Al b) Fe15Cr15Ni c) ZM6 材料成形基本原理 101 三、熔池結(jié)晶組織的細化 通過提高形核率和抑制晶粒長大兩個方面 1． 變質(zhì)處理 通過焊接材料向熔池加入一定量的合金元素 (如B、 Mo、 V、 Ti、 Nb等 ) , 作為熔池中非自發(fā)晶核的質(zhì)點 ,從而使焊縫晶粒細化。 2． 振動結(jié)晶 采用振動的方法來打斷正在成長的柱狀晶，增大晶粒游離傾向，達到細化晶粒的目的。振動方式主要有機械振動、超聲振動和電磁攪拌。 3．焊接工藝 采用恰當?shù)暮附庸に嚧胧?，也可改善熔池凝固結(jié)晶。主要方法是 小線能量、多層焊和錘擊焊道表面 等。 材料成形基本原理 102 思考和練習(xí) P104: 1， 2， 4， 7 預(yù)習(xí)下一章內(nèi)容
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1