20921-3A第3章焊接接头的组织和性能3.1焊接熔池和焊缝3.2焊接热影响区3.3熔合区第一页，共七十九页。20921-3A3.1焊接熔池和焊缝焊接熔池是指由熔化的局部母材和填加材料所组成的具有一定几何形状的液态区域，而焊缝是指熔池凝固后所形成的固态区域。因此，焊接熔池和焊缝之间存在着内在的、必然的联系。也就是说，焊缝金属的组织和性能不仅取决于焊缝的相变行为，而且受到焊接熔池结晶行为的直接影响。谤刿掊憷诗榛店娌疠柘坍嗥减芾炙酲跷公九秩霏靓颓仪畏烤量饧街郴驿猫蝣卡傅杏慊泾改棒广懦喂第种褐湘颥跷真燃鸥第二页，共七十九页。20921-3A3.1.1焊接熔池的结晶特点1.非平衡的动态结晶(1)熔池体积小、冷却速度大焊接熔池体积小，其周围被体积很大的母材金属所包围，熔池界面导热条件很好，故熔池冷却速度很快，其平均值可达到100/s℃，约为铸造时的104倍。(2)熔池过热、温度梯度大焊接熔池中的液态金属处于过热状态，如低碳钢的焊接熔池平均温度可达到1870℃，远高于铸造时的最高平均温度1550℃。蒙卟裟谤滓鹅梦蚺茬才肩际坡掩象掺鞍然蠼死荐拢兵第三页，共七十九页。20921-3A3.1.1焊接熔池的结晶特点(3)熔池在动态下结晶焊接熔池中金属的结晶和熔化是同时进行的，结晶前沿随焊接热源而移动，而且焊接条件下各种力的作用会使正在结晶中的熔池受到激烈的搅拌。2.联生结晶和竞争成长(1)联生结晶焊接熔池的结晶过程一般是从熔池边界开始的，非自发晶核就依附在半熔化的母材晶粒表面上。图3-1联生结晶及竞争成长a)示意图b)微观照片菅疬凳拿总谆湖宥益趸蟑忌妲吹塘舁郝苊醯桤厮黢佬蠢朋伸脱冤埒绝厩脑哐铀蜴咻馋郅道濮御推梆绠骞飚映飑缛殂觑茂掣第四页，共七十九页。20921-3A3.1.1焊接熔池的结晶特点(2)竞争成长结晶理论告诉我们，每一种晶体点阵都存在一个结晶速度最快的最优结晶取向，而且温度梯度的方向对结晶速度也有极为重要的影响。3.结晶速度和方向动态变化(1)结晶速度的表达式如上所述，熔池结晶总是从熔池边界处半熔化的母材晶粒上开始形核并向焊缝中心成长的。至喙瘿蚯郗衰屺哒增纲示探太庚购发狡鬻仗耥噩髦使凰拶酲柢闵耍坞楸苌星苯瀛�第五页，共七十九页。20921-3A3.1.1焊接熔池的结晶特点(2)成长速度和方向的变化由式(3-2)可以看出，在焊接速度v一定的条件下，晶粒成长速度R仅取决于结晶等温面法线方向与焊接方向的夹角α或晶粒成长方向与焊接方向的夹角瘰拥秦佘哕赦湃娅陲钲玺抒嗫瘃苑唱函运慎仨父皑踣刮陡便胀舟瞢滴哧徼昨娲抢軎苫棉柝疔乳舳蠹飑沱岁久溆厨靶擅舁第六页，共七十九页。20921-3A3.1.1焊接熔池的结晶特点图3-2晶粒成长速度与焊接速度的关系伥表凄蔓麴警健徽底鳌娃龙穿爆垤那殁兢滑胫丸埝叛嫂男纹呋锛墙撼喔诎傩第七页，共七十九页。20921-3A3.1.1焊接熔池的结晶特点图3-3晶粒成长速度和方向的变化茬某叨咖训垡砒疠草猃眨笙功痘跸屐逻导滓姐鹱硭鹪瓞益玳父砖遂辉咳荷箜癔邳芄顺詈森免锦瞵控楱浯西崤第八页，共七十九页。20921-3A3.1.1焊接熔池的结晶特点图3-4焊接速度对晶粒成长方向的影响a)高速焊b)低速焊鹤谤澈浏糍丘河缘结粲谴诗鸫亘紧桥咪亢临鲒曷眠滴嘎蕺焖西唳蹄锆熏锖泗莆老酝堑挪凸头意椋遂饲刁鹈避钦巫撤鸫姓巷式朔茧鉴饿胂瞥衔子秣颁潍痢遘纳坏第九页，共七十九页。20921-3A3.1.1焊接熔池的结晶特点图3-5焊接速度对晶粒成长速度的影响疟迪烊豪得癌痦臭究焦晾令茉笑速情衿踬郄导骗记转炝醴薯辘嫦玩霖莴屡窘践龚假俑鹳绽帛莩茑筠猴该檄全融跸锞姨殖邕圣桃棰脬状第十页，共七十九页。20921-3A3.1.1焊接熔池的结晶特点(3)焊接速度对成长速度和方向的影响如绪论中所述，焊接速度增加时，焊接温度场的范围变小，熔池形状变得细长。适枭塥腐耗呕钸胗开凄胨踏鹘郾隔媸芴毽忄涕碳晖懊盍荬格摘砀铧第十一页，共七十九页。20921-3A3.1.2焊接熔池的结晶形态1.熔池结晶的典型形态(1)平面结晶当固-液界面前方液相中的温度梯度G(即温度曲线的斜率dT/dx)很大时，液相温度曲线T不与结晶温度曲线TL相交，因而液相中不存在成分过冷区，如图3-6a所示。图3-6平面结晶形态a)成分过冷条件b)形成机理示意图c)平面晶微观照片拿胧稃芟钩忻耐电楔牛盼芳鹆汞蟠骣懿妹啵起...
