焊接工艺问答之熔焊原理（五）

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　　19 焊接时，如何选择线能量？

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　　生产中，根据不同的材料成分，在保证焊缝成形良好的前提下，适当调节焊接工艺参数，以合适的线能量进行焊接，可以保证焊接接头具有良好的性能。例如，焊件装配定位焊时，由于焊缝长度短，截面积小，冷却速度快，焊缝容易开裂，特别是对于一些淬硬倾向较大的钢种更是如此，此时应该选择较大的线能量进行焊接，以防焊缝开裂。但是对于强度等级较高的低合金钢、低温钢，线能量必须严格控制，因为线能量增大会导致焊接接头塑性和韧性的下降。特别是当焊接奥氏体不锈钢时，为了提高焊接接头的耐蚀性，一定要采用小电流、快速焊的工艺参数，使线能量保持在最低值。

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　　20 什么是预热？预热有何作用？

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　　焊前对焊件整体或焊接区域局部进行加热的工艺手段称为预热。对于焊接强度级别较高、有淬硬倾向的钢材、导热性能特别良好的材料、厚度较大的焊件，以及当焊接区域周围环境温度太低时，焊前往往需要对焊件进行预热。预热的主要目的是降低焊接接头的冷却速度，预热温度见表3。从表中可以看出，预热能够降低冷却速度，但又基本上不影响在高温停留的时间，这是十分理想的。所以当焊接具有淬硬倾向的钢材时，降低冷却速度减小淬硬倾向的主要工艺措施，是进行预热，而不是增大线能量。

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　　21 什么是层间温度？如何正确选择层间温度？

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　　对焊件进行多层多道焊时，当焊接后道焊逢时，前道焊缝的最低温度，称为层间温度。对于要求预热焊接的材料，当需要进行多层焊时，其层间温度应等于或略高于预热温度，如层间温度低于预热温度，应重新进行预热。焊接奥低体不锈钢时，为保持焊接接头有较高的耐蚀性，需要有较快的冷却速度，因此此时需要控制较低的层间温度，即在前道焊缝冷却到较低温度时，再进行后道焊缝的焊接。

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　　22 什么是焊接影响区？它有什么特性？

　　焊接(或切割)过程中，紧靠焊缝的母材因受热影响(但未熔化)而发生金相组织力学性能变化的区域称为焊接热影响区。

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　　熔焊时，焊接接头由两个相互联系、而其组织和性能又有区别的两个部分，即焊缝区和热影响区所组成。实践表明，焊接接头的质量不仅决定于焊缝区，并且在相当程度上还决定于热影响区，有时热影响区存在的问题比焊缝区还要复杂，特别是合金钢焊接时更是如此。所以，研究、掌握热影响区在焊接过程中组织和性能的变化，有着十分重要的意义。

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　　23 试述固态无组织转变材料的焊接热影响区特点。

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　　固态无组织转变的纯金属(如A1、Cu、Ni、MoT W等)以及单相固溶体合金(如Zn的质量分数＜39%的α黄铜，Ni-Cu合金以及超低碳铬镍奥氏体不锈钢和超低碳高铬纯铁素体不锈钢等)在加热和冷却时都不会发生组织转变，因此其焊接热影响区非常简单，只有过热区和再结晶区(母材焊前为冷轧状态)两个区段。

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　　⑴过热区 由于这类材料在冷却过程中没有任何组织转变，因此加热过程中长大了的晶粒在冷却过程中不会有组织转变引起的重结晶细化作用，所以过热区内的晶粒长得十分粗大，并且无法通过热处理(如钢材的正火处理)来进行细化。过热区内材料的塑性和韧性很差，为此应该采用小线能量进行焊接，并且要尽量防止在同一部位进行重复焊接，以免晶粒越长越大。

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　　⑵再结晶区 如母材焊前处于冷轧状态，焊后过热区和母材之间存在着一个具有较细晶粒的再结晶区。但在再结晶区中，由于冷轧状态的母材组织发生了再结晶，原先冷轧过程中的冷作硬化效应完全消失，因此强度降低但塑性得到了改善。

　　如果母材焊前是处于热轧状态或冷轧后的退火状态，则焊后热影响区无再结晶区。

　　24 试述固态有同素异构转变的纯金属或单相合金的焊接热影响区特点。

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　　Fe、Mn、Ti、Co等金属属于固态有同素异构转变的纯金属以及以这些金属为基能形成有同素异构转变的单相合金，其焊接热影响区可分成过热区、重结晶区、不完全重结晶区(单相合金)和再结晶区几个区段。

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　　其特别是除了23例题中所讲过的过热区和再结晶区外，还有一个由同素异构转变引起的重结晶区，这一区位于过热区和再结晶区之间，其组织特征为由重结晶组织转变而引起的晶粒细化，即相当于钢材进行正火处理后所得到的细晶组织，

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　　这一区段的冲击韧性较高。

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　　如果母材是单相合金，如α-Ti和纯Ti相比较，在固态下都只有一个α β的同素异构转变，它们在高温时均为β相，低温时均

　　为α相，所不同之处是纯金属的同素异构转变是在某一固定温度下进行的，而单相合金的同素异构转变是在某一温度范围内进行的，因此其热影响区的重结晶区还可进一步分为重结晶区Ⅱ和不完全重结晶区Ⅱ′两部分。