金相顯微鏡如何看焊接熔深

㈠ 焊接工藝評定是如何進行的

在設計或選擇坡口焊縫角度時，必須注意施焊可達性，其中主要考慮根部間隙、鈍邊和根部半徑等參數。需要綜合多方面因素，才能選擇出最合適的焊接坡口角度。以下是所慮因素：

（1）焊條電弧焊時，為了保證焊條能夠接近接頭根部，並能在多層焊時側邊熔合良好，當減小坡口角時，根部間隙必須增大。

注意，前者減小，可用較少的填充金屬量。而後者增大，卻增加填充金屬量。研究發現，板厚δ＜20mm時，用大坡口角度而用小根部間隙，δ＞20mm時用小坡口角度大根部間隙的坡口形式才算經濟的。

（2）根部間隙過小，根部難以熔透，並須採用較小規定的焊條，從而減慢焊接過程;若根部間隙過大，雖然應用襯墊可保證焊接質量，但需較多的填充金屬，從而提高焊接成本，並增加焊接變形。

（3）熔化氣體保護焊由於焊絲細，且使用特殊導電嘴，可以實現厚板（＞200mm）L 形坡口的窄間隙（＜10mm)的對接焊。

（4）開坡口的接頭，不留鈍邊的坡口稱銳坡口，背面無襯墊情況下焊接第一層焊道時極易燒穿，而且需用較多的填充金屬，故一般都留鈍邊。鈍邊的高度以既保證熔透又不至燒穿為度。

焊條電弧焊V或U形坡口的鈍邊一般取0～3mm，雙面V或U形坡口取0～2mm。埋弧焊的熔深比焊條電弧焊大，故鈍邊可適當加大以減小填充金屬。

留鈍邊的接頭，根部間隙的大小主要決定於焊接工藝與焊接位置。在保證焊透的前提下，間隙盡可能小。平焊時，可允許用較大焊接電流，根部間隙可為零；立焊時根部間隙宜大些，焊厚板時可在3mm以上。

（5）J形或U形坡口上常做出根部半徑，主要是為了在深坡口內焊條或焊絲能接近焊縫根部，並降低第一層焊道的冷卻速度，以保證根部良好的熔合和成型。

焊條電弧焊時，根部半徑一般取R=6～8mm，隨板厚增加和坡口角減小而適當增大。

（6）若條件允許，板厚結構宜設計或選用雙面開坡口的焊縫，雙面V形焊縫不僅比單面V形焊縫少用一半的填充材料，而且可作兩面交替焊接，把焊接角度控制到最小。

（7）背面無襯墊的對接接頭，在鈍邊部位常有未焊透或夾雜等缺陷，一般都要求從背面進行清根。現廣泛採用碳弧氣刨方法清根。清根深度應確保露出無缺陷的焊縫金屬，而且清根後的溝槽輪廓形狀也應便於運條施焊。

(1)金相顯微鏡如何看焊接熔深擴展閱讀：

在電流、電壓相同的情況下，坡口角度越大，熔深越深；坡口角度越小，熔深越小。

焊絲只要接觸到被焊工件產生短路就會形成電弧開始溶化。但是，開有坡口焊縫的焊接，關鍵是焊絲在坡口的什麼位置地方接觸產生短路。用4.8mm直徑焊絲做試驗，在坡口夾角大小不同的焊縫里焊絲端部所伸到坡口內的位置是不同的。

夾角大，焊絲端部接近坡口根部近；相反，夾角小，焊絲端部離坡口根部距離就大。也就是說開有V形或Y形坡口的焊縫焊絲是在坡口斜坡面隨著坡口夾角大小的變化所接觸到不同的點產生短路。

而沒有坡口的拼板對接縫焊絲端部是在鋼板平面接觸產生電弧開始融化。

1、電弧形狀

當電流電壓一定的情況下，電弧的形狀是不變的，而會隨著坡口夾角的大小上下移動，不會發生左右的變化。很明顯，在電弧電壓不變的情況下，電弧熔化點到母材的距離相同。

坡口角度越小，電弧為保持原來形狀，電弧上移，電弧下坡口根部的距離就越大；反之，坡口角度越大，電弧為保持原來形狀，電弧下移，這個距離就越小。

由於電弧是由電壓控制，電弧長度與電壓成正比，隨著電壓的變化而變化。改變坡口角度，電弧所能到達坡口根部的距離明顯不同。

2、穿深厚度

在12個不同角度坡口的試驗中，穿透深度也是隨著坡口角度大小的變化而變化的，30°～45°坡口形成了負數，50°正好為零，隨著坡口角度的加大穿透深度也隨著加大直至焊穿。

同時可以看出隨著坡口角度由小到大，電弧至根部距離是由大變小，未融合深度也是由大變小，而穿透深度是由小變大。不難分析，角度越小，鈍邊需要隨著減小甚至不留鈍邊，角度加大，鈍邊也要適當地加大。

所以角度大小與鈍邊成正比。根據以上分析，45°以下角度坡口留8mm鈍邊不能滿足焊縫要求，需減小鈍邊厚度來保證焊縫質量，但是角變形較難控制。

70°以上角度坡口雖然能充分焊透，但是有些浪費材料。恰到好處的坡口角度與達到理想焊縫質量要求的坡口角度為50°～60°。

3、節能分析

以直徑4.8mm焊絲，焊劑SJ101為例。

以每1m焊縫計算，板厚25mm，開V形坡口不留根。坡口角度分別為50°、60°、70°。試驗結果顯示：50°坡口需用焊絲1900g，焊劑1580g；60°坡口需用焊絲2294g，焊劑2276g；70°坡口需用焊絲2648g，焊劑2644g。

以40萬t船為例。

對接焊縫約86600m，埋弧焊焊縫就以50km計算。50°坡口消耗焊絲95000kg，焊劑79000 kg；60°坡口消耗焊絲114700kg，焊劑113800kg；

70°坡口消耗焊絲132400kg，焊劑132200kg。另外在氣能、電能、工時方面也有一定的節減，在一定程度上縮短了場地周期。

㈡ 如何保護焊接接頭組織試樣

：焊接接頭組織的觀察及分析

一、 實驗的意義：

隨著科學技術的不斷發展，焊接技術應用得越來越廣泛。從我們日常生活用品到汽車、火車、輪船、橋梁等都離不開焊接技術的應用。而焊接質量的好壞決定於焊接接頭的優劣。本次實驗正是要觀察焊接機頭顯微組織的變化規律。通過對幾種不同的焊接接頭顯微組織的觀察和分析，使我們對理論課講述的有關內容有一個更直觀的認識和更深刻的理解。

二、 實驗的目的：

1、了解焊接方法對焊接熱影響區大小的影響。

2、了解焊接規范對焊接熱影響區大小的影響。

3、了解焊接熱影響區對焊接接頭性能的影響。

三、 實驗所用的材料，儀器和設備：

1、材料：

低碳鋼板（200X100X10mm）、結422焊條、自動焊焊絲、砂布、金相砂紙、拋光粉、4%的硝酸酒精腐蝕劑、無水乙醇等。

2、儀器和設備：

手弧焊機、埋弧焊機、工作台、無齒鋸（俗稱砂輪切片機）、砂輪機、拋光機、電吹風機、金相顯微鏡等。

四、 實驗方式與程序：

本次實驗所觀察的焊接接頭金相組織的母材（被焊金屬）為低碳鋼板。採用了兩種焊接方法，一是埋弧自動焊，另一是手工電弧焊，其中手工電弧焊採用的焊接電流為150A和230A。下面以手工電弧焊為例介紹一下焊接接頭金相試樣的製作方法。

取一塊200X100X10mm的低碳鋼試板，用砂輪或鋼絲刷除去表面的鐵銹等污物，將其平置於工作台上。接通電焊機的電源，再將電焊機的焊接電流調至所需要的規范，然後在低碳鋼試板中間堆焊成一道焊縫，待涼透後，用無齒鋸將其焊縫部位（試板的中間部位）切成一塊長40mm左右的試塊。在焊接接頭金相試樣的切割過程中，需要向切口部位不停地澆水冷卻，以避免所切試樣的金相組織發生變化，然後進行焊接接頭金相試樣的製作。

由於時間的關系，本實驗不進行焊接接頭及其金相試樣的製作，只觀察焊接接頭的金相組織。

焊接接頭分為兩部分：一是焊縫，另一是熱影響區。

所謂焊接接頭熱影響區，是指母材在焊接電弧的熱作用下而發生顯微組織和性能變化的區域。在焊接過程中，熔池被快速加熱到很高的溫度，隨後又快速冷卻，因此使熔池附近的母材相當受到了一次不同規范的熱處理。結果使焊接熱影響區形成了四個部分，即熔合區、過熱區、正火區和部分相變區。熔合區是焊縫（熔敷金屬）和母材的交界區，在焊接電弧熱的作用下，該區部分金屬熔化，亦稱此區為半熔化區。其顯微組織中包含部分鑄造組織和未熔化的、但因受熱而長大的粗晶粒組織。在低碳鋼焊接接頭中，這一區域雖然最窄，但它卻在很大程度上決定著焊接接頭的性能。過熱區對焊接接頭有危害作用，該區受高溫作用，晶粒急劇長大，甚至產生過熱組織，從而使其塑性和沖擊韌性降低。正火區於處Ac3稍高的溫度，此區相當於做了一次正火處理，晶粒組織細小，因而其機械性能較好。部分相變區在Ac1和Ac3之間的溫度范圍，因此其珠光體和部分鐵素體發生了重結晶轉變，而部分鐵素體卻來不及轉變，致使該區冷卻後晶粒大小不均，使機械性能稍差。可以看出：焊接熱影響區中的熔合區和過熱區是性能最薄弱的部位。因此，為了提高焊接接頭的質量，應盡量減小焊接熱影響區的寬度。

本實驗要求學生觀察、認識、測量和比較三種焊接接頭熱影響區和顯微組織變化形態與其尺寸的大小。每塊金相試樣的背面都用鋼字打上符號，分別用A、B、C表示。其中試樣A和B是採用手工電弧焊堆焊而成，試樣C是採用埋弧自動焊堆焊而成。

焊接接頭的顯微組織有焊縫（熔敷金屬）、焊接熱影響區（熔合區、過熱區、正火區、部分相變區）和母材（被焊金屬）三個部分。焊縫和母材的顯微組織比較容易認識。焊縫的顯微組織成柱狀，且方向垂直於焊接熱影響區。母材是低碳鋼材料，其顯微組織與焊接前一樣，依然是珠光體（P）和鐵素體（F）。要測量焊接熱影響區的大小，應該先弄清楚其中各區的分布形態。焊接熱影響區的顯微組織雖然形態各異，但是每個區域都有其獨有的特徵，其中過熱區和正火區的特徵最明顯。過熱區的晶粒粗大，正火區的晶粒細小而且這兩個區在焊接熱影響區中的尺寸最大。部分相變區比正火區和過熱區窄，卻比熔合區寬，在100倍的放大倍數下觀察其顯微組織，看得到它的珠光體的邊緣不像母材和正火區那樣稜角分明，而是比較圓滑且形態呈開花狀。在焊接熱影響區中，最不容易分辨的即是熔合區，而且它又是焊接熱影響區中最窄的區域。熔合區的顯微組織是粗大的晶粒和部分鑄造組織。

觀察和認識了焊接接頭的顯微組織之後，再開始測量焊接熱影響區的大小，即分別測量熔合區、過熱區、正火區和部分相變區的大小。怎樣測量焊熱影響區的大小呢？用金相顯微鏡的目鏡測量其大小時，應該使標尺垂直於該區。因為焊縫的結晶方向垂直於焊熱影響區，所以旋動目鏡，使標尺的方向與焊縫的結晶方向平行，標尺的方向要隨著載物台的移動而隨時調整。測量的數據應該是平均值，怎樣取平均值呢？一是邊觀察顯微組織邊移動載物台，看哪個部位有代表性，然後取值；二是在某一個區域里任意地測三點後取平均值。將所測得實驗數據數據填寫在下面的表中：

區域

焊縫區

熔合區

過熱區

正火區

部分相變區

母材

組織及寬度
焊接方法

組織

組織

寬度

組織

寬度

組織

寬度

組織

寬度

組織

手弧焊
150A （A）

手弧焊
230A （B）

埋弧
自動焊 (C)

通過對三種焊接接頭熱影響區的顯微組織的觀察、認識、測量和比較，即可看出：雖然母材都是低碳鋼。但焊接方法和焊接規范不同時，焊接熱影響區的大小截然不同，埋弧自動焊的焊接熱影響區明顯小於手工電弧焊的焊接熱影響區。當母材相同，且焊接方法相同，只是焊接規范有所不同時，如A、B兩試樣採用相同的焊接速度，試樣A是採用150A電流堆焊而成，試樣B是採用230A電流堆焊而成，結果焊接熱影響區的大小不同。焊接電流大的試樣焊接熱影響區寬，而焊電流小的試樣焊接熱影響區窄。

五、 實驗報告內容：

1、按實驗報告紙的要求逐項填寫。

2、按實驗指導書中的表格形式畫一個表格，並逐項填寫清楚。

3、畫出焊接熱影響區中的熔合區、過熱區、正火區和部分相變區與鐵—碳合金狀態圖相對應的圖示。

4、分別論述焊接方法與焊接規范對焊接熱影響區大小的影響規律。

5、焊接熱影響區對焊接接頭的性能有什麼影響？