材料先进成型技术答案整理

材料先进成型技术

1从凝固学角度，结合实例谈谈细化合金晶粒的主要措施并说明细化原因。

晶粒细化措施：

凡是促进形核、抑制晶体长大的措施均可细化晶粒。

提高冷速：冷速高，则过冷度大，形核率增加。

进行变质处理：促进非均匀形核

控制加热温度(过热度)：过热导致非均匀形核速率下降，但可以提高过冷度使形核率增加，两者竞争，寻求最佳过热度。

进行熔体振动：机械搅拌、电场、磁场、对流和超声波作用等。

利用成分过冷效应，制造形核带，产生大量的等轴晶粒。

晶粒细化实例：

变质处理：向金属液体中加入一些细小的形核剂（又称为孕育剂或变质剂），使它在金属液中形成大量分散的人工制造的非自发晶核，从而获得细小的铸造晶粒，达到提高材料性能的目的。（铸造铝硅合金的变质处理以细化晶粒）

【铝硅合金具有良好的力学性能和铸造性能，在工业中应用广泛，如用作汽车发动机缸体、活塞等材料。随着硅含量增加，Al+Si的共晶体增多；当硅含量超过13%时，合金中还析出粗大的多角形板状初晶硅。由于硅相质脆且以粗大片状存在，在硅相尖端和棱角部位容易引起应力集中，从而严重降低其力学性能。通过相铝硅合金中加入锶、钠及稀土等元素对其进行变质处理以改变硅相形态，以提高合金的性能。】

外场作用细化合金晶粒：(1)超声波作用：超声波增大形核数量，提高形核率；超声波对熔体的搅拌作用使得大量碎小枝晶形成，提高晶核数量；超声波的导入加大了过冷度，有利于晶体细化。（2）电磁场作用：电磁振荡凝固细晶技术、脉冲电磁凝固细晶技术（磁压强引起的熔体振荡导致了凝固组织的细化）（3）熔体过热处理细化合金晶粒：熔体过热可消除其固相夹杂和不可逆类固形原子团簇，控制形核过程。提高过热温度和延长保温时间均可消除熔体中的异质核心，使得熔体达到结构和成分的均匀化，消除组织遗传性，从而得到性能良好的组织。过热温度和保温时间不能过高、过长，否则难熔的异质相溶解，减小了形核数，不利于得到细晶组织。（4）利用成分过冷效应细化合金晶粒（5）快速凝固细化合金晶粒：通过提高冷却速率使液态金属获得大的过冷度，增大形核速率。该方法可达到很好的细化效果，甚至达到微晶或纳米晶，但生产试件尺寸小，控制困难，晶粒内应力大。

2实现单向凝固的条件有哪些？列举定向凝固铸造的主要方法。选取一种定向凝固方法谈谈其原理和优缺点。

实现单向凝固条件：

（1）处于成分过冷状态

成分过冷判据”方程

随G L/R的减少，凝固组织形态的变化为：平面状→胞状→枝状→等轴晶

(2) 严格保证单向散热，使成正的温度梯度

(3) 提高G/R比值

(4) 提高液体的纯净度，减小金属液体的形核能力

(5) 避免液态金属的对流、搅拌和振动

定向凝固铸造的主要方法:

发热铸型法------早期研究用，已淘汰

炉内单向凝固法:功率下降法;

快速凝固法------最为常用;

液态金属冷却法------实验室和小批量生产阶段.

高速凝固法:

原理：为提高定向凝固速率，发展了HRS法。在感应加热体下部安装一隔热挡板，并在水冷结晶器下有一个型壳抽出机构，使浇注后型壳随同水冷结晶器逐渐下移。隔热挡板挡住了感应体的辐射热，使型壳内未凝固区处于热区的高温下，而型壳移出部分的凝固区处于冷区，热流则由水冷结晶器通过传导传出，一部分热流则通过辐射向四周散热，从而使合金凝固界面前沿的温度梯度G值和凝固生长速率尺值比PD法提高数倍。铸件质量和生产效率均显著提高，适合制造较长的

定向叶片。

优点：

●可以更好地控制冷凝曲线，很好的控制凝固生长速率R，显著改善了生

产的稳定性和可重复性；

●缩短周期，提高生产效率

●凝固过程中温度梯度G和凝固生长速率R保持相对稳定，明显提高了铸

件组织在垂直和水平方向上的均匀性；

●凝固过程基本不受铸件尺寸影响，铸件尺寸受工艺的限制较小

3连续铸造的主要工艺方法有哪些？产品有何特点？并结合实例谈谈其在生产实际中的应用。

连续铸造的主要工艺方法为：

（1）立式连续铸造：连续铸造工艺过程中铸件沿垂直于地平面方向运动的称为立式连铸；

（2）卧式连续铸造：铸件沿水平方向运动的连续铸造工艺过程称为卧式连铸或水平连铸；

（3）立弯式连续铸造：立式与卧式连铸方法相结合，产生了立弯式连铸工艺，钢液首先经过立式连铸工艺成形后，经专门的轧辊机构使其在高温时沿一定的回转半径呈弯曲最后呈水平方向运动，因而达到完全连续铸造。

连续铸造产品特点：

（1）晶粒细化、组织细密；（2）较小偏析倾向，成分分布较均匀；（3）力学性能得到提高；（4）铸件的表面较平整，易于实行后续加工。(5)但是连铸件冷却速度快，也会造成较大的内部应力，控制不当会造成裂纹和硬度分布的不均匀。

连续铸造实际生产应用：

（1）作为铸件直接用于各种场合或作为毛坯用于机械加工制造各种机械零件，如连续铸造铸铁管和水平连续铸造铸铁型材。

（2）用于冶金工业中作为金属轧制成材用得铸锭及坯料，如连续铸造铜、铝锭及立弯式连续铸造的钢坯。后者产量很大，例如一台立弯式钢坯连铸机的年产量可达几十万至上百万吨

4挤压铸造的主要工艺方法有哪些？产品有何特点？并结合实例谈谈其在生产实际中的应用。

挤压铸造也称“液态模锻”，是对充入铸型的液态或半固态金属施以高的机械压力，并使其在高压下凝固成形的一种铸造技术

挤压铸造分为：直接挤压，间接挤压。

其产品特点为：(1)由于铸件在较高的压力下凝固，不易产生气孔、缩孔和缩松等内部缺陷，组织致密性好，可以进行固溶处理;(2)挤压铸造件组织得到细化;(3)铸件的力学性能比金属型重力铸造件有显著提高;(4)铸件尺寸精度较高，表面粗糙度值较低;(5)铸件工艺出品率高; (6)工艺适应性强，可用于非铁合金、钢铁金属的各种铸造合金和部分变形合金，还适于制取金属基复合材料件。(7)产品生产效率较高，便于自动化;(8) 不适合生产结构复杂件或薄件。

挤压铸造应用：

挤压铸造以铸件内部质量高、表面光洁度好、生产效率高、对铸造工人的技术要求低等优点在我国受到越来越高的重视。与其它铸造方式相比，挤压铸造工艺的另一大优势是可使用变形合金进行生产，为生产高力学性能的挤压铸件取代锻件提供有利条件。

适用范围：适于生产各种对力学性能要求高，致密性好的厚壁铸件。如汽车受力件（铝合金活塞、汽车轮毂）汽车耐压件（压缩机涡轮）及散热片、电机壳体、轴套等零件。

5半固态铸造的基本工艺方法有哪些？产品有何特点？并结合实例谈谈其在生产实际中的应用。

半固态铸造主要分两大类：流变铸造和触变铸造。

流变铸造：利用剧烈搅拌等方法制备出预定固相分数的半固态金属浆料并对半固态金属浆料进行保温，将该半固态金属浆料直接送往成形机进行铸造或锻造成形的工艺。可分为流变压铸、流变锻造等。

触变铸造：首先利用剧烈搅拌等方法制备出球状晶的半固态金属浆料，将该半固态金属浆料进一步凝固成锭坯或坯料，再按需要将金属坯料分切成一定大小，把这种切分的同态坯料重新加热至固液两相区，然后利用机械搬运将该半固态坯料送往成形机(如压铸机、锻造机等)进行铸造或锻造成形。根据成形机的种类，可分为触变压铸、触变锻造等。

半固态铸造产品特点：

(1)机械性能比常规铸造和压铸高；

(2) 含有一定固相比例的半固态金属在搬运过程时更多呈固态特性，易于搬运；而在压铸时更多呈液态特性，流动性好，易于充型，产品密实无缺陷。

(3) 含有一定球状晶粒的半固态浆料凝固后，无缩孔，无偏析，因此性能更均匀。

(4) 半固态浆料温度低，对模具的热影响小，提高模具寿命

(5) 由于半固态浆料的温度低，可以加入低熔点的增强材料（纤维等），为复合材料的廉价生产开辟了途径。

半固态铸造技术的应用：半固态铸造金属主要是铝、镁合金，这些合金最成功的应用主要集中在汽车领域，如半固态模锻铝合金制动总泵体、挂架、汽缸头、轮载、压缩机活塞等。铝合金半固态加工技术（触变成形）已经成熟并进入规模生产，主要应用于汽车、电器、航空航天领域，与铝合金半固态成形比较，镁合金的半固态成形技术发展较晚，成熟的技术只有Thixomolding技术。

6论述超塑性的种类、实现条件、力学特征以及超塑性在材料成形中的意义。

超塑性：金属和合金在特定组织结构和变形温度速度条件下，可以呈现异常高的塑性，伸长率可达数100%甚至达1000%以上，变形抗力也很小，这种现象称为超塑性。

超塑性种类：组织（细晶）超塑性（包括共晶型与共析型合金双相组织超塑性）、相变超塑性、其他超塑性（短暂超塑性、相变诱发超塑性、高应变速率超塑性、电致超塑性）

超塑性实现条件：（1）内部组织条件：晶粒尺寸小；晶粒形貌等轴；显微组织多相。（2）外部变形条件：变形温度较高；变形温度恒定；应变速率较低。

实现组织超塑性的条件:

1：材料具有均匀的、细小的等轴晶粒，晶粒尺寸通常<10μm，并且在超塑性温度下晶粒不易长大；

2:变形温度T>0.5Tm(Tm为材料熔点)，并且在变形时温度保持恒定；

3:应变速率?=10-4～10-5/s，要比材料常规拉伸试验时应变速率至少低一个数量级。

相变超塑性实现条件：内部组织条件：发生固态相变；外部变形条件：循环加热冷却。

【超塑性的宏观变形特征：大变形；低变形抗力；无缩颈；易成形。】

超塑性力学特征：

1为了描述超塑性的力学特征，应力与应变速率的关系式：σ=K?m

2材料在超塑变形过程中，会在低应力下呈现很好的稳态流变能力，基本上没有应变硬化现象，拉伸试样经过长时间的均匀变形，其截面不断变小而最终断裂，无明显颈缩。

超塑性在材料成形中的意义：

将材料的塑性成形置于材料的超塑状态下进行的超塑成形技术，与传统的塑性加工技术相比，其优势十分明显：

(1) 成形力小，可以降低成形设备吨位，节约能源，延长成形模具使用寿命，降低对模具材料的要求。

(2) 塑性好，充型能力强，可成形出复杂形状制件，可将多道次的塑性成形改为一次成形，可将多工序的组合件或镶嵌件改为整体结构一次成型。

(3) 可提高成形件的精度，可成形出精细的尖角、沟槽、凸台，成形件表面光洁，轮廓清晰。

(4) 可提高材料利用率，实现少无切削的近终加工。

(5) 某些不能进行常规塑性加工的所谓脆性材料、加工性能差的难加工材料，在其超塑状态下可以进行塑性加工。

(6) 可以将塑料制品、玻璃制品的某些加工方法用于金属制品的加工。

(7) 由于超塑状态下的成形过程是较低速度和应力下的稳态塑性流变过程，故成形后残余应力很小，不会产生裂纹、弹性回复和加工业，成形件尺寸稳定；超塑性成形后材料仍能保持等轴细晶组织，无各向异性，不会出现制耳等不均匀塑性流变引起的缺陷。常规塑性加工时极易出现的各种缺陷在超塑成形时大多不会出现。

【应用：

（1）材料在超塑状态下具有很好的塑性加工成形性和焊合性，因而超塑性在塑性加工和固态连接中均有很好的应用前景。

（2）如果塑性成形制件不希望成形后的组织因具有常规塑性变形的组织特征而影响使用性能，那么采用超塑成形替代常规塑性成形具有明显的技术优势

（3）超塑变形过程中的高密度晶体缺陷及亚结构，在变形结束时立即通过淬火将其固定下来，以提高材料的强韧性，这种技术思想在双相钢和双相钛合金的超塑性研究中已得到试验证实

（4）材料在超塑状态下极好的可塑性、易焊合性、原子易扩散性、以晶界行为为主的变形机制及其组织特性等等，可以为含有超塑技术因素的组合或复合技术的构建提供很大的自由度

应用：1、将超塑性引入到传统塑性加工中，可开发出超塑性挤压、超塑性模锻、超塑性轧制、超塑性胀形等，还有超塑性扩散焊接、超塑性烧结、超塑性模锻等】

7锻造成形技术的种类有哪些？各有何优缺点？模锻工艺流程中的关键工序有哪些？如何保证锻件的质量？

分类：

按成形工具分类：自由锻、模锻、胎模锻造、特种锻造

自由锻：通常把采用简单通用的工具(如平砧、型砧)使坯料或铸锭产生塑性变形，从而得到所需的形状尺寸和良好组织性能锻件的塑性加工方法称为自由锻造。优点：自由锻造方便、灵活，工装简单，工件变形抗力小，广泛应用于试制、修理、单件小批生产。对大型关键锻件的生产，自由锻造是主要的塑性加工技术缺点；生产率低，工人劳动强度大，金属损耗大，自由锻件的精度及复杂程度不高

模锻：在锻压机械的动力作用下，坯料在锻模型腔中被迫塑性流动成形，从而形成比自由锻造质量更高的锻件（根据模具的终锻型槽结构不同，模锻可分为开式模锻、合闭式模锻。根据所用的设备不同，模锻可分为锤上模锻、热模锻压机上模锻和水压机模锻。）

优点：

生产效率高

锻件形状复杂，尺寸精度高，粗糙度低

锻件的机械加工余量少，材料利用率高

流线分布更合理，提高工件使用寿命

操作简便，劳动强度小

锻件批量大时，其成本较低

缺点：

设备投资大

生产准备周期长

锻模成本高，使用寿命短

工艺灵活性不如自由锻

胎模锻造：是在自由锻设备上采用不与上、下砧相接的活动模具成型的方法。进一步发展又形成了模锻工艺，因此其特点介于两者之间

优缺点：胎膜锻造与自由锻造相比，具有能够提高锻件质量、节省原材料、提高生产率等优点；与模锻相比，具有不用贵重模锻设备、锻模加工简单等优点。其缺点是锻件的精度稍差、劳动强度大、生产效率低、胎膜使用寿命短等。

按成形温度分类：热锻、温锻、冷锻

热锻：在再结晶温度以上进行的塑性变形；

优点：减少金属的变形抗力；改变钢锭的铸态结构；提高钢的塑性。

温锻：在室温以上完全再结晶温度以下进行的塑性变形

优点：减少锻压力；精度较高

冷锻：在室温时进行塑性变形

优点：没有温度波动和氧化作用，锻件精度高而表面光洁;提高锻件的强度和硬度；限于比较小的机器零件和低碳钢及有色金属材料。

模锻工艺流程

1、备料工序（按工序要求将原材料切割成单件毛坯，除锈，防氧化，和润滑处理）

2、加热工序（按变形的加热温度和生产节拍，加热原坯料和中间坯料）

3、变形工序：制坯+模锻、预锻+终锻（根据锻件类型和选用的模锻设备确定制坯工序和模锻工序，其中模锻工序包括预锻和终锻）。预锻的作用是使制坯后的坯料进一步变形，以保证终锻是金属充满型槽，已得到无折叠、裂纹或其他缺陷的优质锻件，同时有助于减少终锻型槽磨损，提高使用寿命。

4、锻后工序

5、检验工序(检验项目：几何形状尺寸、表面质量、金相组织和性能)。其中最重要的是变形工序。

8结合具体实例分析自由锻和模锻的优缺点。

通常把采用简单通用的工具(如平砧、型砧)使坯料或铸锭产生塑性变形，从而得到所需的形状尺寸和良好组织性能锻件的塑性加工方法称为自由锻造。优点：自由锻造方便、灵活，工装简单，工件变形抗力小，广泛应用于试制、修理、单件小批生产。对大型关键锻件的生产，自由锻造是主要的塑性加工技术。缺点；生产率低，工人劳动强度大，金属损耗大，自由锻件的精度及复杂程度不高。

在锻压机械的动力作用下，坯料在锻模型腔中被迫塑性流动成形，从而形成比自由锻造质量更高的锻件。1. 优点：生产效率高；锻件形状复杂，尺寸精度高，粗糙度低；锻件的机械加工余量少，材料利用率高；流线分布更合理，提高工件使用寿命；操作简便，劳动强度小；锻件批量大时，其成本较低。缺点：设备投资大；生产准备周期长；锻模成本高，使用寿命短；工艺灵活性不如自由锻。

9焊接方法的种类有哪些？选取其中一种焊接方法谈谈其原理、优缺点及其应用。

焊接方法主要有：熔化焊、钎焊、固相焊接。熔化焊按照热源的不同分为：气焊（氧-乙炔焊）、电弧焊（手工电弧焊、埋弧焊、钨极气体保护焊、钨极惰性气体保护焊、熔化极气体保护焊、熔化极惰性气体保护焊、等离子焊）、高能束焊（电子束焊、激光焊）。

钨极气体保护焊：工艺原理是通过建立在非消耗性电极—钨电极和金属焊件之间的电弧来加热并熔化焊丝和部分待焊母材来进行焊接的一种工艺。因保护气体的不同分为钨极惰性气体保护焊和钨极活性气体保护焊。

钨极气体保护焊的工艺优缺点：优点：电弧稳定，可以分别控制送丝速度和焊接电流，以在焊缝尺寸不变的情况下，改变熔池稀释率和热输入，可以实现自熔焊，可以焊接活泼的有色金属。缺点：焊接电流不能过大，设备暂载率低，熔覆率、生产效率相对较低。

直流正接适用材料：除铝镁外的金属；直流反接一般不采用；交流适用于铝、镁、铝青铜等。

氧-乙炔焰焊：

原理：利用可燃气体和助燃气体(氧气)混合点燃后产生的高温火焰来熔化工件的待焊部位来进行焊接的工艺，叫做气焊。当可燃气体为乙炔时，为氧-乙炔焊。

优缺点：

优点：设备简单、轻便、且价格低廉，保养和维修非常方便。

缺点：能量密度低，焊接速度慢，热输入大，易产生较大热影响区、构件变形严重。会污染一些活泼金属的焊缝，因此不被推荐用于焊接钛合金、铝合金等。

电阻焊：

原理：工件通电后，在被焊构件间和与电极表面间接触区域的接触电阻作用下被加热，发生局部熔化后，接触电阻减弱甚至消失(在闪光对焊过程中由于反复分离而被加速)。此后，其主要生热作用的是决定于电流密度的体积加热。

优点：效率高，变形小，节省材料，劳动条件好。

缺点：一次投资大，耗电量大，用于板料焊接只能用于较薄的板材

应用：多用于厚度较薄材料的搭接；各种直径线材、管材、棒材的对接。

10 焊接缺陷有哪些类型？产生原因是什么？在生产实际中如何控制？

焊接缺陷：焊瘤、夹渣、裂纹、气孔、咬边、未焊透、偏析等。

产生原因：

焊瘤产生的原因:焊条熔化太快、电弧过长、电流过大、焊速太慢、运条不当。夹渣的原因：施焊中焊条未搅拌熔池、焊件不洁、电流过小、分层焊时，各层渣未去除。

裂纹的原因：焊件中含碳、硫、磷高；焊接结构设计不合理；焊接程序不当；焊缝冷却太快；存在咬边、气泡、夹渣、未焊透等。

气孔的原因：焊件不洁、焊条潮湿、电弧过长、焊速太快、电流过大、焊件含碳量高。

咬边的原因：电流过大、焊条角度不对、运条不当、电弧过长。

未焊透的原因：装配间隙过小、坡口开得太小、钝边太大、电流过大、焊速过快、焊条未对准焊缝、焊件不洁。

【

1)咬边：在沿着焊趾的母材部位烧熔形成的沟槽或凹陷，称为咬边。焊接

电流太大，以及运条速度不当所造成。

2)未焊透：焊接时，焊接接头根部未完全熔透的现象，称为未焊透。坡口

角度过小、间隙过小或钝边过大；焊接电流太小；焊接速度过快；电弧

电压偏低；焊(或焊丝)可焊性不好；清根不彻底。

3)气孔：焊接时，熔池中的气体在凝固时未能逸出而残留在焊缝中所形成

的空穴，称为气孔。其气体可能是熔池从外界吸收的，也可能是焊接冶

金过程中反应生成的。主要原因母材或填充金属表面有锈、油污等,焊条

及焊剂未烘干会增加气孔量，因为锈、油污及焊条药皮、焊剂中的水分

在高温下分解为气体，增加了高温金属中气体的含量。焊接线能量过小，

熔池冷却速度大，不利于气体逸出。焊缝金属脱氧不足也会增加氧气孔。

4)夹渣：焊接熔渣残留在焊缝中。原因可能是熔池温度低（电流小），液态

金属黏度大，焊接速度大，凝固时熔渣来不及浮出；运条不当，熔渣和

铁水分不清；坡口形状不规则，坡口太窄，不利于熔渣上浮；多层焊时

熔渣清理不干净。

5)未熔合：熔焊时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间，未完全熔化结合

的部分，称为未熔合。主要是焊接线能量太低，电弧偏吹，坡口侧壁有

锈垢及污物，层间清渣不彻底等。

6)烧穿：在焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷，称

为烧穿。焊接电流过大，焊接速度太慢，装配间隙过大或钝边太薄等。

7)焊瘤：焊接过程中熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金

属瘤，称为焊瘤。操作不熟练和运条不当，埋弧焊工艺参数选择不合适

等。】

生产实际中焊接缺点的控制：

1)焊接电流：焊接电流大小选择恰当与否直接影响到焊接最终质量。

焊接电流过大，可以提高生产率，并使熔深增加，但易出现咬边焊瘤

等缺陷，并增大气孔倾向尤其在立焊时熔池难以控制，易出现焊瘤，弧

长增加，就会产生咬边焊接电流过小，溶深减小，易出现未焊透融合不

良夹渣脱节等缺陷。

2)焊速：焊接速度是表征焊接生产效率的主要参数。合理选择焊接速

度对保证焊接质量极其重要。焊速过快，使熔池温度不够，易造成未焊

透未融合焊缝成形不良等缺陷焊速过慢，使温度过高，热影响区宽度

增加，焊接接头的晶粒变粗，机械性能降低，变形量增大，同时焊速

过慢还会使每层的厚度增大，导致熔渣倒流，形成夹渣等缺陷。

3)电弧电压：焊接过程中合理的控制电弧长度是保证焊缝稳定的重要

因素。电弧过长对熔化金属保护差，空气中的氧氮等有害气体容易侵

入，使焊缝产生气孔，焊接金属的机械性能降低但弧长过短，就会引

起粘焊条现象，且由于电弧对熔池的表面压力过大，不利于熔池的熔

合，使熔池中气体及熔渣上浮受阻，从而引起气孔夹渣等缺陷的产生

4)操作因素：在焊接生产过程中，焊工操作技术水平低，就意味着打

底层的运条方法焊条角度接头方法中间层及盖面层的运条方法接头收

尾等操作方法掌握不熟练

11焊接接头的组织特征有哪些？对焊接接头的性能有何影响？

焊接接头是基本金属或基本金属和填充金属在高温热源的作用下，经过加热和冷却过程而形成不同组织和性能的不均匀体

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。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。

2)焊接热影响区：焊接热影响区是焊接接头的重要组成部分，是焊缝两侧未经过熔化但组织和性能发生变化的区域。由于焊接热影响区不同部位所受热作用的不一致性，造成其内部组织和性能的分布极不均匀，以致可能使其成为焊接接头的较薄弱环节

3) 熔合区：熔合区是介于焊缝与热影响区之间的相当窄小的过渡区，是由部分熔化的母材和部分未熔化的母材所组成的区域。其化学成分、微观组织和力学性能极不均匀，常常是热裂纹、冷裂纹及脆性相的发源地，从而成为焊接接头

的最薄弱环节。

对焊接接头性能的影响：

焊接接头的特点：具有组织和性能的不均匀性；易产生各种焊接缺陷；存在着应力集中，焊接残余应力、焊接变形等。

熔池焊缝：

熔池中的金属从液态变为固态的这种过程称为熔池的一次结晶。熔池凝固后的焊缝金属从高温冷却到室温时，还会发生固态的相变，产生不同的组织。焊缝的这种固态相变过程称为焊缝金属的二次结晶。

焊缝一次结晶组织中细柱状晶比粗柱状晶好，胞状晶比树枝晶好，因为粗晶体金属的强度、塑性和韧性都较低，而且热裂纹敏感性大，尤其是粗大的树枝晶对热裂纹的敏感倾向很强。

由于偏析、化学成分极不均匀，焊缝的抗裂性变差，偏析越严重，力学性能和抗腐蚀性的不均匀程度就越大，偏析使S、P聚集在焊缝中心，就容易产生热裂纹。

二次结晶组织的类型、特征和形态不同，则焊缝金属的性能也不同。晶粒度，晶粒越细，组织越均匀，其性能比粗大的不均匀组织要好。

热影响区：

热影响区的宽窄对焊接接头性能是有影响的，热影响区越窄，焊接产生的应力越大，越容易产生焊接裂纹；热影响区越宽，内应力越小，变形越大，但对于常用焊接结构，单纯的焊接应力还不足以形成裂纹，因此总希望热影响区越小越好。

熔合区：

焊接材料和钢材都为化学成分相近的低碳钢时，该区化学成分无明显变化，但靠近基本金属一侧可能具有过热组织的特点，晶粒粗大，金属塑性和韧性较低。是焊接接头中性能最差的区域。焊缝金属与基本金属化学成分、线膨胀系数和组织状态相差较大时，就会导致合金元素再分配，可能同时存在着较大的热应力和严重的淬硬组织，所以熔合区是产生裂纹、发生局部脆性破坏的危险区。