焊缝金属结晶过程的偏析现象

发布网友发布时间：2024-09-05 07:46

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热心网友时间：2024-10-29 19:51

焊缝金属结晶过程的偏析现象在焊接接头中普遍存在。随着热源的离去，熔池金属迅速冷却，最终凝固形成焊缝。焊缝经历了两次结晶过程，一次是液相转固相，包括晶粒生成和长大；另一次是固相中的同素异构转变，伴随一系列相变。快速冷却导致固相成分分布不均，形成偏析。

偏析现象主要包括显微偏析、区域偏析和层状偏析。显微偏析发生在单个柱状晶粒内部和晶粒之间，形成成分分布不均的现象。最先结晶部分最纯净，而最后结晶部分含合金元素和杂质最多。区域偏析则与柱状晶体的长大推移有关，杂质被推向熔池中心，造成熔池中心杂质含量较高。层状偏析则与晶粒长大速度变化有关，形成周期性的偏析现象。

偏析会导致焊缝性能发生变化，成为产生裂纹、气孔、夹杂物等焊接缺陷的重要原因。在低碳钢中，偏析现象相对轻微；而在高碳钢和合金钢中，由于结晶区间大，偏析现象严重，可能导致热裂纹等缺陷。因此，高碳钢和合金钢的焊后处理需进行扩散及细化晶粒，以消除显微偏析。

区域偏析的地方与焊缝成形系数有关。成形系数小的焊缝，中心聚集较多杂质，易形成热裂纹；而成形系数大的焊缝，杂质聚集在上部，具有较强的抗热裂纹能力。利用这一特点，可降低焊缝产生热裂纹的可能性。

层状偏析与晶粒长大速度变化有关，形成周期性偏析。这种层状偏析常集中有害元素，易产生气孔。因此，理解和控制偏析现象对于提高焊接质量、避免焊接缺陷至关重要。