材料科学
焊接热循环对母材金属近缝区的组织、性能有何影响？怎样利用热循环和其他工艺措施改善HAZ的组织性能？
题目
焊接热循环对母材金属近缝区的组织、性能有何影响？怎样利用热循环和其他工艺措施改善HAZ的组织性能？
参考答案和解析
正确答案:
（1）对组织的影响：
A不易淬火钢的热影响区组织：
在一般的熔焊条件下，不易淬火钢按照热影响区中不同部位加热的最高温度及组织特征，可分为以下四个区
1）熔合区：焊缝与母材之间的过渡区域。范围很窄，常常只有几个晶粒，具有明显的化学成分不均匀性。2）过热区（粗晶区）：加热温度在固相线以下到晶粒开始急剧长大温度（约为1100℃左右）范围内的区域叫过热区。由于金属处于过热的状态，奥氏体晶粒发生严重的粗化，冷却后得到粗大的组织，并极易出现脆性的魏氏组织。
3）相变重结晶区（正火区或细晶区）：该区的母材金属被加热到AC3至1100℃左右温度范围，其中铁素体和珠光体将发生重结晶，全部转变为奥氏体。形成的奥氏体晶粒尺寸小于原铁素体和珠光体，然后在空气中冷却就会得到均匀而细小的珠光体和铁素体，相当于热处理时的正火组织，故亦称正火区。
4）不完全重结晶区：焊接时处于AC1～AC3之间范围内的热影响区属于不完全重结晶区。因为处于AC1～AC3范围内只有一部分组织发生了相变重结晶过程，成为晶粒细小的铁素体和珠光体，而另一部分是始终未能溶入奥氏体的剩余铁素体，由于未经重结晶仍保留粗大晶粒。
B易淬火钢的热影响区组织：
母材焊前是正火状态或退火状态，则焊后热影响区可分为：
1）完全淬火区：焊接时热影响区处于AC3以上的区域。在紧靠焊缝相当于低碳钢过热区的部位，由于晶粒严重粗化，得到粗大的马氏体；相当于正火区的部位得到细小的马氏体。
2）不完全淬火区：母材被加热到AC1～AC3温度之间的热影响区。快速加热和冷却过程得到马氏体和铁素体的混合组织；含碳量和合金元素含量不高或冷却速度较小时，其组织可能为索氏体或珠光体。母材焊前是调质状态，则焊接热影响区的组织分布除上述两个外，还有一个回火软化区。在回火区内组织和性能发生变化的程度决定于焊前调质的回火温度：若焊前调质时回火温度为Tt，低于此温度的部位，组织性能不发生变化，高于此温度的部位，组织性能将发生变化，出现软化。若焊前为淬火态，紧靠Ac1的部位得到回火索氏体，离焊缝较远的区域得到回火马氏体。
（2）对性能的影响使HAZ发生硬化、脆化（粗晶脆化、析出脆化、组织转变脆化、热应变时效脆化、氢脆以及石墨脆化等）、韧化、软化等。
（3）改善HAZ组织性能的措施
1）母材焊后选择合理的热处理方法（调质、淬火等）。
2）选择合适的板厚、接头形式及焊接方法等。
3）控制焊接线能量、冷却速度和加热速度。
A不易淬火钢的热影响区组织：
在一般的熔焊条件下，不易淬火钢按照热影响区中不同部位加热的最高温度及组织特征，可分为以下四个区
1）熔合区：焊缝与母材之间的过渡区域。范围很窄，常常只有几个晶粒，具有明显的化学成分不均匀性。2）过热区（粗晶区）：加热温度在固相线以下到晶粒开始急剧长大温度（约为1100℃左右）范围内的区域叫过热区。由于金属处于过热的状态，奥氏体晶粒发生严重的粗化，冷却后得到粗大的组织，并极易出现脆性的魏氏组织。
3）相变重结晶区（正火区或细晶区）：该区的母材金属被加热到AC3至1100℃左右温度范围，其中铁素体和珠光体将发生重结晶，全部转变为奥氏体。形成的奥氏体晶粒尺寸小于原铁素体和珠光体，然后在空气中冷却就会得到均匀而细小的珠光体和铁素体，相当于热处理时的正火组织，故亦称正火区。
4）不完全重结晶区：焊接时处于AC1～AC3之间范围内的热影响区属于不完全重结晶区。因为处于AC1～AC3范围内只有一部分组织发生了相变重结晶过程，成为晶粒细小的铁素体和珠光体，而另一部分是始终未能溶入奥氏体的剩余铁素体，由于未经重结晶仍保留粗大晶粒。
B易淬火钢的热影响区组织：
母材焊前是正火状态或退火状态，则焊后热影响区可分为：
1）完全淬火区：焊接时热影响区处于AC3以上的区域。在紧靠焊缝相当于低碳钢过热区的部位，由于晶粒严重粗化，得到粗大的马氏体；相当于正火区的部位得到细小的马氏体。
2）不完全淬火区：母材被加热到AC1～AC3温度之间的热影响区。快速加热和冷却过程得到马氏体和铁素体的混合组织；含碳量和合金元素含量不高或冷却速度较小时，其组织可能为索氏体或珠光体。母材焊前是调质状态，则焊接热影响区的组织分布除上述两个外，还有一个回火软化区。在回火区内组织和性能发生变化的程度决定于焊前调质的回火温度：若焊前调质时回火温度为Tt，低于此温度的部位，组织性能不发生变化，高于此温度的部位，组织性能将发生变化，出现软化。若焊前为淬火态，紧靠Ac1的部位得到回火索氏体，离焊缝较远的区域得到回火马氏体。
（2）对性能的影响使HAZ发生硬化、脆化（粗晶脆化、析出脆化、组织转变脆化、热应变时效脆化、氢脆以及石墨脆化等）、韧化、软化等。
（3）改善HAZ组织性能的措施
1）母材焊后选择合理的热处理方法（调质、淬火等）。
2）选择合适的板厚、接头形式及焊接方法等。
3）控制焊接线能量、冷却速度和加热速度。
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第1题：
焊接热循环对热影响区中的（）区影响最大。
- A、过热区
- B、正压区
- C、部分相变区
- D、再结晶区
正确答案:C
第2题：
焊接线能量直接影响焊接热循环的特征，从而改变焊接加热过程中的（），对焊接接头的组织和性能有很大影响。
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- B、材料温度
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正确答案:A
第3题：
在焊接过程中，近缝区的母材金属受到热能的作用，组织和性能均要发生变化，这部分母材金属称为（）
- A、熔合区
- B、热影响区
- C、焊缝
正确答案:B
第4题：
焊接时，焊件在加热和冷却过程中温度随时间的变化为（）。
- A、焊接热影响区
- B、焊接热循环
- C、焊接线能量
正确答案:B
第5题：
在焊接接头中，由熔化母材和填充金属组成的部分叫（）
- A、熔合区
- B、焊缝
- C、热影响区
- D、正火区
正确答案:B
第6题：
近焊区的母材受焊接加热的影响，引起外部组织和化学性能发生变化的区域，称为焊接热影响区
正确答案:错误
第7题：
蒸汽中间再热、给水回热循环对电厂热经济性有何影响？
正确答案: （1）采用蒸汽中间再热
1.可明显提高排汽的干度，使低压缸中的蒸汽温度保持在允许的范围内，从而减轻水珠对叶片的侵蚀，提高低压部分的效率。
2.正确选择再热蒸汽参数后，提高了循环的平均吸热温度，使循环效率提高，所以采用中间再热循环可提高电厂的经济性。
（2）采用回热循环
1.作过功的蒸汽抽出一部分来加热给水，使给水温度提高，在锅炉中的吸热量减少，而且抽汽不再进入凝汽器，减少了凝汽器中的热损失。
2.由于给水温度的提高，锅炉热负荷减少，可以减少锅炉的受热面，从而可以节约部分金属材料。
3.由于抽汽，每千克蒸汽在汽轮机中热变功的量减少了，若发电量不变，则需增加进入汽轮机的新汽量，但由于抽汽，汽轮机后几级低压端的蒸汽量减少，从而使低压缸及末级叶片尺寸大大减小，凝汽器的换热面积可以减少，这些都有利于节约金属材料，所以回热循环提高了电厂的经济性。
第8题：
焊条电弧焊时所选定的焊接速度应能保证（）熔合良好。
- A、层道间
- B、焊缝金属与母材间
- C、焊缝与热影响区
- D、熔合区和母材
正确答案:A,B
第9题：
焊缝附近部分金属受焊接热循环影响，其金相组织和机械性能都发生了变化，这部分金属区称热影响区。
正确答案:正确
第10题：
金属的热焊接性，主要决定于母材的化学成分，与该金属的热处理状态、焊接时的热循环条件等无关。
正确答案:错误