一次結(jié)晶-電焊培訓(xùn)

熔焊時(shí)，液體熔池從高溫冷卻到常溫，中間經(jīng)過兩次組織變化過 程，第一次是從液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)時(shí)的結(jié)晶過程，稱為一次結(jié)晶，第二 次是當(dāng)焊縫金屬溫度降至相變溫度時(shí)，又發(fā)生了組織轉(zhuǎn)變，這叫焊縫 的二次結(jié)晶。焊接熔池一次結(jié)晶過程如圖所示。

一次結(jié)晶是在液態(tài)金屬中發(fā)生的n熔焊時(shí)，隨著巨弧的移去，熔 池液態(tài)金屬溫度降低，原子間的活動(dòng)能力逐漸減小。溫度降低到熔點(diǎn) 時(shí)，液體金屬中有一些原子就開始最先排列起來，形成所謂的“晶 核” n然后晶核就依裳吸附周圍液體中的原子進(jìn)行生長，稱為“長 大” o

由于液體熔池中的熱量主要是通過熔臺(tái)線向母材方向散失，因此 接觸熔合線處的一層浹體金屬降溫最快，并苣先凝固開始結(jié)晶，如圖 1-15 (a)所示。由于晶體不可能向已凝固的金屬擴(kuò)散，所以晶體向 著與散熱方向相反的方向長大，如圖(b)所示n晶體向兩側(cè)方 向的生長也很快受到相鄰的正在生長晶體的阻擋，因此主要的生長方 向是指向熔池中心，并形成柱狀結(jié)晶，如圖(c)所示。當(dāng)柱狀 昂體不斷長大到互相接觸時(shí)，焊縫這一截面的結(jié)晶過程就結(jié)束，如圖 1-15 (d)所示。

焊接熔池中的一次結(jié)晶，通常是在不平衡的冷卻條件下進(jìn)行的， 容易出現(xiàn)偏析現(xiàn)象n偏析是指臺(tái)金中各組成元素在結(jié)昂時(shí)分布不均勻 的現(xiàn)象。例如低碳鋼，當(dāng)在昂界上碳和其他雜質(zhì)元素的含量比鋼的平 均含量略高些，就稱為碳或雜質(zhì)在昌界上的偏析，焊縫中的偏析主要 有顯微偏析、區(qū)域偏析和層狀偏析三種。

影響顯微偏析的重要因素是金屬的化學(xué)成分。金屬的化學(xué)成分不 同，金屬開始結(jié)晶和結(jié)昂完了的區(qū)間就不相同，結(jié)晶區(qū)間越大，就越 容易產(chǎn)生顯微偏析n —般低碳鋼焊接時(shí)，由于結(jié)晶開始和結(jié)束的溫度 區(qū)間不犬，所以顯微偏析現(xiàn)象不嚴(yán)重；但高碳鋼和合金鋼焊接時(shí)，顯 微偏析很嚴(yán)重，常常會(huì)導(dǎo)致熱裂紋等缺陷，所以高碳鋼和合金鋼在焊 后必須進(jìn)行擴(kuò)散和細(xì)化晶粒的熱處理工藝n

整個(gè)焊縫金屬范圍內(nèi)的合金元素分布不均勻的現(xiàn)象稱為區(qū)域偏 析，對(duì)焊縫的橫截面來說，焊縫的周界結(jié)晶早，金屬成分純，而低熔 點(diǎn)合金元素和雜質(zhì)集中在焊縫橫截面中部，形成區(qū)域偏析。影響區(qū)域 偏析的因素主要有焊接材料、冷卻速度、焊縫斷面形狀等。

周期性的結(jié)晶造成昌體沿著生長方向溶質(zhì)含量和雜質(zhì)含量周期性 地變動(dòng)，一層含量高，一層含量低，交替分布的偏析現(xiàn)象稱為層狀偏 析。