1、01 概述 .11.1 材料简介 .11.2 焊接特点 .11.3 手工电弧焊 .21.4 堆焊方法 .21.5 焊接工艺规范 .21.6 焊接中常见缺陷产生原因及防治 .31.7 焊前准备 .71.8 焊接工艺参数 .72 试验方法及过程 .112.1 试验材料 112.2 试验设备 122.3 试验方法与步骤 .122.4 组织分析 142.5 硬度测试 183.实验结果分析 203.1 焊接接头组织 .203.2 焊接缺陷分析 .22由于焊接接头各区域经历的热循环不同，出现了以上有代表性的各种组织，焊缝金属在熔化焊时，同样经历重新熔化、结晶凝固、转变过程，其组织特征呈现出铁素体转变珠光体
2、、马氏体以及魏氏组织。从以上金属显微组织照片中可以观察到，在焊缝区堆焊金属中组织成块状分布，晶粒比较均匀化；在热影响区，组织的晶粒有所长大，显微组织变得粗大而且分布呈现树枝状。 .253.4 焊接试样硬度分析 .25结束语 28参考文献 2911 概述1.1 材料简介Q235是一种普通碳素结构钢，其屈服强度约为235MPa，随着材质厚度的增加屈服值减小。由于Q235钢含碳量适中，因此其综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能有较好的配合，用途最为广泛，大量应用于建筑及工程结构，以及一些对性能要求不太高的机械零件。1.2 焊接特点Q235的碳和其他合金元素含量较低，其塑性、韧性好，一般无淬硬倾向，不
3、易产生焊接裂纹等倾向，焊接性能优良。Q235焊接时，一般不需要预热和焊后热处理等特殊的工艺措施，也不需选用复杂和特殊的设备。对焊接电源没有特殊要求，一般的交、直流弧焊机都可以焊接。在实际生产中，根据工件的不同加工要求，可选择手工电弧焊、CO 2气体保护焊、埋弧焊等焊接方法。1.3 手工电弧焊手工电弧焊是一种基本的焊接方法，其设备简单，操作方便、灵活，应用较为广泛。 21.4 堆焊方法堆焊是用焊接的方法将具有一定性能的材料堆敷在工件表面的一种工艺过程。其目的不是为了连接工件,而是为了在工件表面获得耐磨、耐热、耐蚀等特殊性能的熔敷金属层,或是为了恢复或增加工件的尺寸。应用堆焊工艺方法不仅可显著提高
4、工件的使用寿命、节省制造及维修费用,还可缩短修理和更换零件的时间、减少停机的损失,从而提高生产率,降低生产成本。另外应用堆焊还能更合理地利用材料,以获得优异的综合性能,对改进产品设计也有重大意义。1.5 焊接工艺规范焊接工艺是承压设备焊接的规定性工艺文件,带有一定的强制性, 其一般要求是:1) 正确性: 焊接工艺的正确性是指焊接工艺本身的各项要求,如坡口形式及尺寸、焊接方选用、焊材选择、焊接顺序、焊接工艺参数、预热温度、焊后消氢、焊后热处理、工艺装备、操作要点等, 均应符合焊接的基本规则,符合工厂的生产实际。2) 完整性: 焊接工艺的完整性有两层含义, 一是对某一产品而言, 应包含受压元件之间
5、的焊缝, 与受压元件相焊的焊缝均应制定焊接工艺, 否则就认为不完整。另一含义是对某一工艺卡而言, 对某个节点所需的焊接工艺参数、施焊要点、工艺装备等均应列出。3) 有效性 : 焊接工艺有效性 , 就是能够指导焊接施工 , 在施焊3过程中得到贯彻。以上的焊接工艺的一般要求均建立在材料焊接工艺性的基础之上。焊接工艺性指一种金属可以在很简单的工艺条件下焊接而获得完好的焊接接头,能够满足使用要求。这里的使用要求主要指焊接接头的强度、韧性等要求,也就是焊接质量的要求。1.6 焊接中常见缺陷产生原因及防治1.6.1 气孔 1）气孔产生原因 (1)熔池温度低，导致熔池存在时间短，气体未能在有效时间内逸出。
6、(2)在打底击穿焊时，熔敷金属送给的过多，使熔池液态金属较厚，灭弧停歇时间长，造成气体难以全部逸出。 (3)运条角度不适当，影响了电弧气氛的保护作用，或者操作不熟练，不稳定都会导致产生气孔。 2）气孔的控制措施 (1)按国家标准要求，加强施工环境控制，现场建立合理的施工清洁区。(2)按焊接施工方案要求进行坡口清理，严格控制坡口两侧的清洁度。 (3)加强焊工基本技能的培训，控制焊接电弧的合适长度。(4)严禁管内有穿堂风，采取端部封堵等措施。 (5)加强现场通风条件，控制空气潮湿度小于等于90。 4(6)按工艺评定要求，控制氩气流量，避免出现紊流。 1.6.2 夹渣 1）夹渣产生的原因 (1)手工
7、电弧焊时，由于运条角度不对或操作不当，使熔渣和不能良好的分离。 (2)由于焊条药皮受潮，药皮开裂或变质，药皮脱落进入熔池充分熔化或反应不完全，使熔渣不能浮出熔池表面，造成夹渣。 (3)在中间焊层作填充焊时，由于前层焊道过渡不平，高低、均匀或焊道清渣不彻底，焊接时熔渣未能熔化浮出而形成层问夹渣2）夹渣的控制措施 (1)加强焊工基本技能的培训，控制铁水与熔渣分离。 (2)按焊接工艺数据单要求，控制焊接电流 (3)加强焊接过程的层道清理。 (4)使用合适规格的焊条。 (5)焊接接地线应该在工件中合理接地，控制电弧偏吹。 1.6.3 未熔合1）未熔合产生的原因 (1)手工电弧焊时，由于运条角度不当或产
8、生偏弧，电弧不能良好地加热坡口两侧的金属，导致坡口面金属未能充分熔化。 (2)在焊接时由于上侧坡口金属熔化后产生下坠，影响下侧坡口面金属的加热，形成“冷接” 。 (3)焊接操作时，在上、下坡口面击穿顺序不对，未能先击穿下5坡口后击穿上坡口，或者在上、下坡口面上击穿熔孔位置未能错开一定的距离，使上坡口熔化金属下坠产生粘接，造成未熔合。 2）未熔合的控制措施 (1)加强焊工基本技能的培训，消除根部未熔合缺陷产生。 (2)注意层间修整，避免出现沟槽及运条不当而导致未熔合。 (3)严格按WPs要求，采用合理的焊接电流。 (4)正确处理钨丝的打磨角度和焊接停留时间。 1.6.4 未焊透 1）未焊透产生的
9、原因 (1)由于坡口角度小，钝边过大，装配间隙小或错口，所选择的焊条直径过大，使熔敷金属送不到根部。 (2)焊接电源小，运条角度不当或焊接电弧偏向坡口一侧，气焊时，火焰能率过小或焊速过快。 (3)由于操作不当，使熔敷金属未能送到指定位置，或者未能击穿形成尺寸一侧的熔孔。 2）未焊透的控制措施 (1)加强坡口质量检查，控制合理的钝边量。(2)加强装配质量检查，严把装配质量关，控制合理的错边量。 (3)加强标准培训及伪缺陷在结构的模拟检验，避免内部缺陷的错判。(4)加强焊工基本技能的培训。 (5)按焊接工艺数据单要求采用合理的焊接电流。 (6)使用合适规格的焊材。 61.6.5 焊瘤 1）焊瘤产生
10、的原因 (1)由于钝边薄，间隙大，击穿熔孔尺寸大。 (2)由于焊接电流过大击穿焊接时电弧燃烧，加热时间过长，造成熔池温度增高，熔池体积增加，液态金属因自身重力作用下坠而形成烛瘤，焊瘤大多存在于平焊、立焊速度过慢等。 2）焊瘤的控制措施 (1)选择合适的钝边尺寸和装配间隙，控制熔孔大小并均匀一致，一般熔孔直径为O8 125倍的焊条直径，平焊打底焊时不应出现可见的熔孔，否则背面会形成焊瘤。 (2)气焊时焊丝角度、送丝速度及其摆动应适当，可利用气体火焰的压力来控制铁水的溢出。 (3)选择合理的焊接规范，击穿焊接电弧加热时间不可过长，操作应该熟练自如，运条角度适当。 1.6.6 咬边 1）咬边产生的原
11、因 (1)主要是焊接电流过大，电弧过长，运条角度不适当等。 (2)运条时，电弧在焊缝两侧停顿时间短，液态金属未能填满熔横焊时电弧在上坡口面停顿的时间过长，以及运条、操作不正确也成咬边。 (3)气焊时火焰能率过大，焊嘴倾斜角度不当，焊炬和焊丝摆动不当等。 2）咬边的控制措施 7(1)加强焊接标准和评定缺陷标准的学习，正确判断咬边的深长度。 (2)加强焊工基本技能培训。 (3)严格按焊接工艺数据单要求，正确选择焊接电流。 (4)加强焊工的自检工作，正确处理咬边缺陷。1.7 焊前准备本次试验由于是堆焊，木材不用开坡口，清除焊件表面及的锈蚀、油污等有害物质，避免产生焊接缺陷，焊材无需预热。同时也要保证
12、焊条的表面清洁、无污物。1.8 焊接工艺参数焊接工艺参数是为保证焊接质量而选定的诸物理量( 如焊接电流、电弧电压、焊接速度、熔池温度等) 的总称。焊接参数选择的正确与否, 直接影响焊缝的形状、尺寸、焊接质量。1.8.1. 选择焊条的原则1.根据等强度观点,选择满足母材力学性能的焊条,或结合母材力学性能的焊条,或强合母材的可焊性,改用非强度而焊接性好的焊条,但考虑焊缝结构型式,以满足等强度等刚度要求。2.便其合金成分符合或接近母材。3.母材含碳、硫、磷有害杂质较高时，应选择抗裂性和抗气孔性能较好的焊条.建议选用氧化钛钙型,、钛铁矿型焊条.如果尚8不能解决,可选用低氢型焊条。4.在承受动载荷和冲击
13、载荷情况下,除保证强度外,对冲击韧性、延伸率匀有较高的要求,应依次选用低氢型、钛钙型和氧化铁型焊条。5.接触腐蚀介质的,必须根据介质种类、浓度、工作温度以及区分是一般腐蚀还是晶间腐蚀等,选择合适的不锈钢焊条。6.在磨损条件下工作时,应区分是一般还是受冲击磨损,是常温还是百高温下磨损。1.8.2 焊接电流的选择（1）焊条电流焊接电流是焊条电弧焊的主要工艺参数，焊工在操作过程中需要调节的只有焊接电流，而焊接速度和电弧电压都是由焊工控制的。焊接电流的选择直接影响着焊接质量和劳动生产率。焊接电流越大，熔深越大，焊条熔化快，焊接效率也高，但是焊接电流太大时，飞溅和烟雾大，焊条尾部易发红，部分涂层会失效或
14、崩落，而且容易产生咬边、焊瘤、烧穿等缺陷，增大焊件变形，还会使接头热影响区晶粒粗大，焊接接头的韧性降低；焊接电流太小，则引弧困难，焊条容易粘连在工件上，电弧不稳定，易产生未焊透、未熔合、气孔和夹渣等缺陷，且生产率低。因此，选择焊接电流时，应根据焊条类型、焊条直径、焊件厚度、接头形式、焊缝位置及焊接层数来综合考虑。首先应保证9焊接质量，其次应尽量采用较大的电流，以提高生产效率。板厚较的，T 形接头和搭接头，在施焊环境温度低时，由于导热较快，所以焊接电流要大一些。但主要考虑焊条直径、焊接位置和焊道层次等因素。焊条直径/mm1.6 2 2.5 3.2 4.0 5.0 6.0焊接电流/A25-40 4
15、0-65 50-80100-130160-210260-270260-300K 值 20-25 25-30 30-40 40-50表 1-8-1 焊接电流参考值焊接电流一般可根据焊条直径进行初步选择，可根据表 1-8-1 粗略计算，焊接电流初步选定后，要经过试焊，检查焊缝成形和缺陷才可确定。对于有力学性能要求的如锅炉、压力容器等重要结构，要经过焊接工艺评定合格以后，才能最后确定焊接电流等工艺参数。 （2）焊条直径 焊条直径是根据焊件厚度、焊接位置、接头形式、焊接层数等进行选择的。总结：本次试验规定我的焊接直径是3.2mm，我们组四个人确定的焊接电流为80A、100A、120A、140A，我的焊
16、接电流为140A.101.8.3 焊接速度焊接速度提高时热输入量减少，使熔深、熔宽有所降低，余高也减少。焊速太快，会造成咬边、未熔合；焊速太慢，会造成漫溢。焊接速度的高低是焊接生产率高低的重要指标之一。从提高焊接生产率考虑，措施之一是提高焊速。要保证给定的焊缝尺寸，则在提高焊接速度时要相应地提高焊接电流和焊接电压，这三个量是相互联系的。大功率电弧高速焊时，强大的电弧力把熔池金属猛烈地排到尾部，并在那里迅速凝固，熔池金属没有均匀分布在整个焊缝宽度上，形成咬边。这种现象限制了焊速的提高，采用双丝焊或多弧焊可进一步提高焊速，并可防止上述相象的产生。同时为了避免焊接速度不同给实验结果带来影响，我们组尽
17、量把速度控制在同一速度内。1.8.4 焊接电源的选择手弧焊时，根据焊条药皮种类和性质选用电源。用交流电源时，弧焊变压器的空载电压不得低于 70V，否则引弧困难，电弧燃烧不稳定。对于酸性焊条(E4303) ，虽然可交、直流两用，但应尽量选用交流电源， 因为其价格比较便宜。1.8.5 焊接电压和电弧长度的选择焊条电弧焊中电弧电压不是焊接工艺的重要参数，一般不须确定。但电弧电压是由电弧长度来决定的，电弧长则电弧电压高，11反之则低电弧长度是焊条芯的融化端到焊接熔池表面的距离。它的长短的控制主要取决于焊工的知识、经验和技巧。在焊接过程中，电弧长短直接影响焊缝的质量和成形。如果电弧长，电弧飘摆，燃烧不稳
18、定，飞溅增加，熔深小，熔宽大，易形成气孔缺陷。电弧短，则经常出现短路。电弧长度往往是个抽象的概念，判断时可根据具体的情况灵活掌握。2 试验方法及过程2.1 试验材料试样材料是尺寸为1004015（mm）的Q235低碳钢热轧钢板，其主要化学成分如表2-1-1：化学成分（质量分数） （%）Si S P牌号 等级C MnA 0.14-0.22 0.30-0.65 0.050 B 0.12-0.20 0.30-0.70 0.045 0.045 C 0.18 0.040 0.040 Q235D 0.170.35-0.800.300 0.35 0.35表 2-1-1 Q235 热轧钢化学成分J422 焊条
19、若干、粗细金相砂纸 1 套、平板玻璃 1 块、 4%硝酸酒精溶液无水乙醇脱脂棉若干。122.2 试验设备钨极交、直流方波氩弧焊焊机（焊机型号 WANBO-WSE-350）、BM-4XDV 倒置金相显微镜、维氏显微硬度计 HV1000A、型材切割机（J1G-DI-355）、250 毫米落地砂轮机、金相砂纸、金相抛光机（粗抛机、精抛机）。 2.3 试验方法与步骤2.3.1 试验流程分组 查阅文献 确定焊接电流切试样磨金相组织 焊接观察组织 组织拍照硬度测试数据分析得出结论132.3.2 试验步骤保证实验是空气流通良好，检查切割机、焊机、焊条、母材是否适合焊接的操作，保证焊机周围没有易燃易爆物品，焊
20、机必须接地，焊接电缆需有良好的绝缘外层，焊接时需穿戴好安全防护用具、并且不能穿化纤的衣服要穿棉质的长裤，焊接时需严格遵守焊接使用章程。步骤如下：（1）选取标准钢材，把 Q235 钢材切割成 6 个尺寸相近的小试样。（2）对试样进行单层焊堆焊焊接。（3）进行焊接，依次观察并记录引弧性，稳弧性，飞溅，电弧吹力，渣的覆盖情况，脱渣性，焊缝成形，焊接缺陷（气孔、咬边、夹杂物、裂纹、焊接变形、未溶合、咬边等）等工艺性能的好坏。（4）待焊件冷却将焊件切割成适合打磨的小块。（5）先用砂轮机把试样表面磨平，再用砂纸打磨试样直到最后一道砂纸磨出的试样只有同方向的浅划痕，打磨砂纸要从粗到细依次使用，最后用抛光机粗
21、抛、精抛抛光试样，然后在显微镜下观察组织并拍照。（6）用维氏显微硬度计（HV1000A）测试试样的硬度并记录数据。（7）进行实验分析。142.4 组织分析2.4.1 金相试样制备1、磨制：磨样分为粗磨和细磨,磨制的目的是得到平整光滑的磨面。粗磨，是将取样所形成的粗糙表面和不规则的外形的试样修整成形，再根据检验目的确定磨面方向，并将其修整平坦。细磨是消除粗磨留下的较深磨痕，为抛光工序做准备。本次试验采用手工细磨，使用的金相砂纸是：180#、320#、600#、800#、1000#，号数越大,砂纸越细,细磨时从最粗的开始磨。打磨的时侯应顺号进行，将金相砂纸放在玻璃平板上，手持试样向前平推，同一片砂
22、纸上朝单一方向磨制，切不可来回磨，以防止磨面磨制不均匀、不平衡， 。当新的磨痕盖过旧的磨痕,更换下一号砂布。换砂布时，试样转 90，使新的磨痕垂直旧磨痕，易于观察粗痕的逐渐消除。依此类推，一直磨到1000#。图 2-4-1 打磨砂纸2、抛光：抛光是金相试样制备的最后一道工序，目的是消除是试样磨面上的细微磨痕，得到一个平整的镜面。金相抛光一15般可分为机械抛光，电解抛光和化学抛光。本试验采用的是机械抛光。机械抛光是在抛光机上进行的，抛光时要在抛光盘上装抛光织物，并将金刚石研磨膏涂抹在抛光盘上起磨削作用。一般粗抛时多采用帆布、呢子等织物，研磨膏粒度为 1.0m。精抛时多用棉丝绒、绸子、尼龙布等抛光
23、织物，金刚石研磨膏粒度为0.5m。理想的抛光面应是平整、光亮无痕，也没有浮凸，而且石墨及金属夹杂物无脱落，无曳尾现象等。图 2-4-2 粗抛机图 2-4-3 精抛机163、浸蚀：抛光后的试样表面是平整光亮的镜面，但是在显微镜下看不到金属的组织，因此，必须采用适当的显示方法，才能显示出组织。组织显示的方法有很多，如化学显示、电解显示等。本试验采用的是化学显示法，即将抛光好的金相试样用腐蚀剂擦拭试样，这样既能显示出组织还能腐蚀出熔合线。常见的碳钢合金钢选腐蚀剂的原则一般为：按体积计算，硝酸：1-10ml 乙醇 90-99ml，硝酸加入量按材料选择，常用 3%-4%溶液。本实验采用 4%的硝酸酒精溶
24、液作为侵蚀剂。浸蚀操作时，用揩擦法，应注意观察试样表面颜色的变化，待磨面变为银灰色或灰黑色时，立即用水冲洗，再用酒精冲去表面的水分，热风吹干即可。浸蚀时间应视金属的组织，浸蚀剂的深度及要求而定，由几秒，至几十秒不等。一般浸蚀到试样磨面稍发暗即可，不能腐蚀的太清或太重。图 4-4-4 试样2.4.2 组织观察本次试验采用金相显微镜进行组织观察，试样浸蚀后观察其17金相组织，在 BM-4XD 倒置金相显微镜下拍照，这个设备的原理及图2-4-5 BM-4XDV倒置金相显微镜具体操作如下：1）首先了解显微镜各个主要部件的作用及所有位置。2）打开显微镜开关。3）把试样分成几个有代表性区域。同一区域下用先
25、低倍（4）物镜进行调试，即转动粗调手轮，将载物台将至最低位置，然后从目镜中观察的同时缓慢转动粗调手轮使载物台慢慢上升，待看到组织出现，即停止粗调进行微调，调至组织清晰为止。4）然后用高倍的物镜观察，轻轻转动物镜座，将所需物镜转到试样下方，再稍微调整即可清晰。5）调节孔径光栏至最佳位置，可提高映像的清晰度。6）寻找相应的组织区进行观察，并分别进行拍照存档。7)试样不动，旋转物镜到 10、40，重复以上183、4、5、6 的步骤。8）移动试样换个区域，重复以上 3、4、5、6、7 的步骤。2.5 硬度测试本次试验测试的力学性能指标为硬度，采用的硬度测试设备为华银 HV-1000A 维氏显微硬度计。
26、硬度测定是机械性能试验中最简单、最常用的一种方式，常用的方法为压入法。其标志为反映固体材料在受到其他物体压入时所表现出的抵抗弹性变形、塑性变形和破裂的综合能力。若将硬度测量对象缩小到显微尺寸以内，就称为显微硬度试验。显微硬度测试试验采用静力压入法，压头是一个极小的金刚石角锥体。用一个很小的试验力压入试件，以单位压痕面积所承受的试验力作为硬度值的计量指标。图 2-5-1 华银 HV-1000A 维氏显微硬度计在测试硬度时，也把试样分为几个有代表性的区域，根据组19织的分布来确定每个区的硬度分布。选定一个区域，转动目镜，使目镜对着试样，缓慢摇动右下方手柄直至目镜内出现试样组织，然后小心摇动手柄，以
27、防试样和物镜相碰。当目镜里组织最清晰时停止摇动手柄。按下操作界面上的加载按钮，压头自动加载、保荷、卸荷，卸荷后目镜自动转回中心位置，这时目镜里会出现如图所示的小菱形，通过移动目镜两边手柄测量菱形的两条对角线长度，当目镜里的两条刻度线垂直并夹住菱形的一条对角线时，读出目镜上手柄的刻度并记录下数据，用同样方法测出另一条对角线长度，在屏幕上输入两个对角线值就可以读出相应硬度。显微维氏硬度压头为菱面锥体压头，它的硬度值是用试验力除以压痕表面积所得的商表示，压痕面积根据压痕对角线长度求的。在具体操作时，只需按选定的试验力，将测得的对角线长度输入系统，即可获得显微硬度值。显微硬度的符号仍用 HV 表示，但
28、在符号后应加注试验力和保持时间，本次试验中采用 1kgf 的试验力，保持时间为 12s。图 2-5-3 硬度压痕测试图203.实验结果分析3.1 焊接接头组织焊接接头由焊缝和焊接热影响区组成，焊接时母材热影响区上各点距离焊缝的远近不同所以各点所经历的焊接热循环不同，就会出现不同的组织，从而体现不同的性能，根据焊缝热影响区组织的不同可以大致分为四个区域：熔合区、过热区、相变重结晶区、不完全相变区。熔合区附近，焊缝与母材不规则结合，形成了分界面，非自发晶核会依附在这个表面上以柱状晶的形态向焊缝中心生长，形成如图 5-2 所示的柱状晶区。在过热区金属处于过热状态，奥氏体经晶粒发生严重长大，冷却后会得
29、到粗大的组织，导致硬度下降，相变重结晶区的金属由于发生重结晶，空气中冷却后会形成均匀细小的铁素体和珠光体组织，此区的塑性和韧性都比较好，不完全重结晶区只有一部分组织发生了相变重结晶过程，而始终未溶入奥氏体的铁素体，在加热时会发生长大，变成较粗大的铁素体组织，所以该区域金属的组织是不均匀的，晶粒大小不一，一部分是经过重结晶的晶粒细小的铁素体和珠光体，力学性能也不均匀。21图 3-1-1 低碳钢热影响区分布特征图 3-1-2 焊缝金属的结晶组织示意图3.2 焊接缺陷分析由于焊接电流较大。焊接过程中飞溅也较大，还发生了咬边，原因应该是焊接电流过大电弧过长，运条角度不适当，没有产生未融合、未焊透等缺陷
30、，渣的覆盖性也良好，焊后在显微镜下观察未发现裂纹和气孔。223.3 焊接试样金相组织分析本试验的试样是 Q235 钢用直径为 3.2mm 的 J422 焊条平板堆焊得到的，观察其焊接接头各区域的金相组织得到以下结论：3.3.1 焊缝区组织分析40X 100X400X 上图为在不同的放大倍数下焊缝区的金相组织图，可以看出Q235 焊缝区的组织主要由灰白色铁素体和黑色马氏体、粒状贝23氏体组成。3.3.2 热影响区组织分析40X 100X400X上图是不同放大倍数下观察到的焊接热影响区组织图，这个区域组织主要有铁素体、珠光体，和少量的贝氏体和马氏体组成，且晶粒大小不一，应该是不完全重结晶区。243
31、.3.3 母材组织分析40X 100X400X上图为不同放大倍数下的 Q235 钢母材的组织图，块状多面体组织为铁素体, 黑色多面体组织为珠光体,铁素体和珠光体较为均匀地混合分布着。由于焊接接头各区域经历的热循环不同，出现了以上有代表性的各种组织，焊缝金属在熔化焊时，同样经历重新熔化、结晶凝固、转变过程，其组织特征呈现出铁素体转变珠光体、马氏体25以及魏氏组织。从以上金属显微组织照片中可以观察到，在焊缝区堆焊金属中组织成块状分布，晶粒比较均匀化；在热影响区，组织的晶粒有所长大，显微组织变得粗大而且分布呈现树枝状。 3.4 焊接试样硬度分析3.4.1 试样各区域硬度通过测试得到以下表 3-4-1
32、 所示硬度：焊缝区 热影响区 母材区D1 4.50 4.43 D1 4.70 4.63 D1 4.40 4.59D2 4.41 4.50 D2 4.68 4.75 D2 4.46 4.51硬度 149.5 148.8 硬度HV134.9 134.9 硬度HV144.0 143.3平均值149.15 平均值 134.9 平均值143.65表 3-4-1 焊接接头组织各区域硬度值26图 3-4-1 焊接接头各区域硬度曲线图观察焊接接头各区域组织硬度值，可以看出焊缝区硬度最大，母材次之，热影响区硬度最小，因为焊缝区组织晶粒细小，过热区的晶粒长的较大硬度小。3.4.2 焊接电流大小对硬度的影响同组得到
33、如下 3-4-2 硬度表：Q235 低碳钢焊接接头硬度值表（HV）直径 组别 电流焊缝区 均值 热影响区 均值1 80 146.5 133.2 145.7 141.8 161.2 172.7 159.2 164.4 2 100 213.3 204.9 193.6 203.9 143.3 146.2 130.7 140.13 120.0 150.5 156.8 157.9 155.1 176.5 171.4 164.3 170.7 3.2 4 140.0 144.0 139.6 132.1 138.6 134.9 134.9 133.7 134.5 母材 平均硬度为 151.5表 3-4-2 同
34、组硬度比较表27在焊速一定的情况下，焊接电流大时，焊接线能量大，冷却速度较小，晶粒来得及长大，最终硬度较大，焊接电流小时，焊接线能鼍小，冷却速度较大，焊缝组织中柱状晶细长，对焊接接头的热影响区而言，电流增大时，单位时间输人的热量高，熔池温度高，高温停留时间长，焊件所受的热影响较大，因此出现相应区域内晶粒随之增大的现象。焊接电流小时，枝晶细小，硬度高；但焊接电流大时，粗大的树枝晶会降低焊缝区的塑性。不同电流下，从焊缝到基体的硬度变化为电流越大，晶粒越粗大，所以硬度越低。因为焊接电流大时，成分烧损多，从而影响焊缝组织。同时在其他参数不变的情况下，熔池温度高，还会影响热影响区的晶粒度，造成粗晶现象。
35、电流大使接头部位高温停留时间过长，造成热影响区宽度变大及晶粒粗大，所以电流增大时，同一区域的硬度呈下降趋势。28结束语通过本次课程设计，我对以前所学的知识又进行了一次复习，才发现自己学的东西没有学以致用，只停留在表面并没有深层次的理解，当实验中用到以前的知识的时候还要翻看书本，其实实践与理论本来就有差距，只有真的去操作的时候才知道自己哪里有欠缺，才会向着哪个方向去探索。我从本次实验中学到了很多东西，学会了如何磨出金相、如何使用显微镜去观察组织，还学会了维氏硬度计的使用，此外通过自己分析组织我的焊接冶金学的知识又得到了巩固，对焊接接头组织有了更深层次的理解，我对焊接专业的兴趣越来越浓了。还有刚开
36、始老师要求查文献，我才注意到焊接领域原来发展的这么迅速，我们以后可以从事的方向有很多，我对未来充满了信心。整个课程设计的过程中我们所有同学互帮互助互相讨论，发现问题及时询问老师，大家都特别团结，所有人都取得了进步，我发现只要大家肯努力、肯钻研学习就没有什么难的。总之，我觉得通过这次课程设计我的操作能力、查资料的能力都提高了，在这个过程中不仅学到了知识还学到了方法，希望这段经历带来的益处会惠及以后的工作。29参考文献1张文钺.焊接冶金学（基本原理）M.机械工业出版社，2004,2.2李亚江. 焊接冶金学（材料焊接性）M.机械工业出版社，2006.10. 3朱张校.工程材料 M.清华大学出版社，2
37、001.1.4张连生.金属材料焊接 M.北京：机械工业出版社，2004.5谢庆生,王迎君 . 焊接工艺规范参数对焊接产品质量影响因素的分析J. 锅炉压力容器检验研究,2006,(9):84-87.6宗云，杜见第，郭海龙等. 焊接电流对普碳钢焊件组织性能的影响J. 山东轻工业学院学报，2010,（24）：12-15.7刘红兰. 低碳钢焊接工艺评定试样的试验方法J.南方金属，2006，（150）：23-29.8焊接材料手册M.薛松柏等主编 .北京：机械工业出版社，2006,1：1-170.9 李娟,曾志超 ,潘全喜,钟玉 . Q235钢基体上堆焊金属的组织和 J.2007(7). 10GB-T 19866-2005 焊接工艺规程及评定的一般原则11 樊东黎, 金相腐蚀剂介绍.HeatTreatingProgress,December,2001:982101.
