实验三 焊接接头显

实验三焊接接头显微组织观察与分析一、实验目的1、了解焊接接头金相试样的制备方法；2、观察和了解焊接接头各区域的组织特征；3、初步了解低碳钢焊接接头各区域的组织变化与性能的关系。实验三焊接接头显微组织观察与分析•二、实验仪器设备及材料•1、XDJ-200型金相显微镜•2、20钢焊接接头的试样实验三焊接接头显微组织观察与分析•三、实验原理概述•焊接接头由焊缝金属和焊接热影响区金属组成。在焊接过程中，焊接接头各部分的加热速度、加热的最高温度、高温停留时间和随后的冷却速度各不相同，因而所得组织不同，导致机械性能也不同。对焊接接头进行金相组织分析，是对其机械性能鉴定不可缺少的环节。实验三焊接接头显微组织观察与分析实验三焊接接头显微组织观察与分析•（一）20钢焊接接头•1、焊缝组织：焊接熔池的结晶遵循形核和晶核的长大规律，结晶是从熔合区母材的半熔化晶粒上开始向焊缝中心生长，熔池中的液体金属不断向它聚集长大，长大方向总是与散热方向相反。由于邻近的晶粒朝着几乎相同的方向同时并行生长，因而形成了奥氏体的柱状晶。其显微组织如图所示，亮白色长条状及块状的先共析铁素体沿柱状晶晶界分布，粗针状的铁素体魏氏组织向晶内生长，晶内有大量的细针状铁素体及少量珠光体。实验三焊接接头显微组织观察与分析20钢焊接接头组织全貌4%硝酸酒精溶液50×实验三焊接接头显微组织观察与分析20钢焊接接头焊缝组织4%硝酸酒精溶液250×实验三焊接接头显微组织观察与分析•2、热影响区组织：焊接低碳钢时，根据热影响区的组织和性能特征为四个区域：•（1）熔合区（或称半熔化区）；（2）过热区；（3）正火区；•（4）部分相变区（或称部分重结晶区）。实验三焊接接头显微组织观察与分析•（1）熔合区：熔合区是焊缝到母材的过渡部分，此区很窄，金相观察很难明显区分出，但加热温度在液固两相之间，金属经过局部熔化，晶粒十分粗大，化学成分和组织极不均匀，使焊接接头的强度、塑性和韧性都下降，往往成为产生裂缝的发源地。实验三焊接接头显微组织观察与分析•（2）过热区（粗晶粒区）：紧靠熔合区，加热温度在1100～1350℃之间，奥氏体晶粒十分粗大，晶粒度均在3级以上，冷却后得到过热粗晶，形成魏氏组织。其显微组织如图7-3所示，亮白色粗大的先共析铁素体沿晶界呈网状分布，针状铁素体沿晶界向晶内生长，形成粗大的魏氏组织，晶内有少量的黑色珠光体。这种组织使其塑性差、韧性低、机械性能不好。实验三焊接接头显微组织观察与分析20钢焊接接头过热区组织4%硝酸酒精溶液250×实验三焊接接头显微组织观察与分析•（3）正火区（相变重结晶区）：•该区紧靠过热区，加热温度在AC3～1100℃之间，母材金属全部转变为奥氏体，但晶粒比较细，由于焊接过程的金属热传导，该区的冷速较空冷为快，相当于进行了一次正火处理，使晶粒细小而均匀，是焊接接头机械性能最好的一段。实验三焊接接头显微组织观察与分析20钢焊接接头正火区组织4%硝酸酒精溶液250×实验三焊接接头显微组织观察与分析•（4）部分相变区（部分重结晶区）：•该区紧靠正火区，加热温度在AC1～AC3之间，只有珠光体和部分铁素体发生重结晶转变，成为较细的晶粒，而未转变为奥氏体的铁素体晶粒较粗大。冷却时，奥氏体中先析出细小的铁素体，冷至AC1时，剩余的奥氏体转变为珠光体。亮白色未发生转变的块状铁素体和经过部分相变后生成的细小珠光体和其中亮白色小颗粒的铁素体。因此，该区使焊接接头的机械性能变差。实验三焊接接头显微组织观察与分析20钢焊接接头部分相变区组织4%硝酸酒精溶液200×实验三焊接接头显微组织观察与分析20钢焊接接头母材区组织4%硝酸酒精溶液250×实验三焊接接头显微组织观察与分析•四、实验步骤•1、在显微镜下观察手工电弧焊焊接的20钢钢板焊接接头试样。（1）先用低倍（100×）对整个接头组织进行全面观察，找出焊缝区、熔合区、过热区、正火区、部分相变区及母材。（2）再用高倍（400×）仔细观察各区域的组织，分析其形貌特征；•2、结合所观察的组织特征，画出每种材料各区段的组织示意图。实验三焊接接头显微组织观察与分析•五、实验报告要求•1、明确本次实验的实验目的；•2、画出所观察的组织示意图，并注明材料名称、区段名称、放大倍数、腐蚀剂和组织特点。显微组织图画在直径为30mm的圆内，并将组织组成物名称以箭头引出标明；实验三焊接接头显微组织观察与分析•材料名称：•区段名称：•腐蚀剂:4%硝酸酒精•放大倍数：400ו组织：实验三焊接接头显微组织观察与分析•实验名称：焊接接头显微组织观察与分析•课程名称：工程材料及成型工艺•实验类型：验证•实验学时：2•实验地点：材料检测与分析实验室