三、焊接接头的金相组织
（一）、实验目的
为研究焊接接头的金相组织与性能变化的原因与条件，掌握其变化规律，了解焊缝金属结晶特点，通过考察焊接低合金钢时其接头金相组织的变化，加深理解焊缝及热影响区各区段组织特点及其影响因素，初步掌握焊接接头金相分析的方法。 （二）、实验装置及实验用材料
1、交流弧焊机BK-300 一台 2、被解剖的小铁研试样
3、金相实验抛光机P-Z 一台 4、吹风机 一台 5、金相砂纸 400#~1200# 各若干张 6、研磨剂 三氧化二铝（Al2O3） 7、腐蚀剂 4%硝酸酒精溶液 8、量筒、烧杯、玻璃皿、脱脂棉等 （三）、实验进行方法
1、试件：取被解剖的小铁研试件 2、金相磨片制备
（1）研磨：对试件表面依次进行粗磨及抛光研磨。
粗磨主要采用金相砂纸，从粗砂到细砂纸（400#~1200#）依次进行研磨，每次磨痕与前次磨痕垂直，注意用力一定要均匀，可使表面磨痕愈来愈细。
（2）腐蚀
研磨过的试件在镜检以前先进行腐蚀。腐蚀的主要方法是，首先把试件仔细地抛光后在流动的清水中冲洗，用纯酒精脱脂、吹风机吹干；然后，立即在4%硝酸酒精溶液中进行腐蚀，并用脱脂棉擦试，腐蚀时间为2~3分钟之后，把腐蚀过的试件立即在流动清水中冲洗、吹风机吹干。腐蚀的目的是两个，一是把因研磨产生的试件表面流动层及加工硬化层除去；二是显现组织，也就是说在多相组织的情况下，不同的相腐蚀程度不同，即使是在单相组织情况下晶界与晶内，或由于结晶部位不同受腐蚀的程度也不一样。受腐蚀则会变为粗糙面，因而光束易散射，镜检时看起来就暗，而且腐蚀程度不同的区域分界处会产生阴影，铁素体在一般的腐蚀中，不容易被腐蚀，因而在显微镜下观察是白色，珠光体是一层铁素体与一层渗碳体重叠形成的组织，在显微镜下呈暗灰色。
3、显微镜观察
(1) 用显微镜观察 (放大倍数取40或80倍)被试钢材焊接接头组织变化特点，并在较高的放大倍数观察下，画出下列各区组织：
a、焊缝金属
16
b、过热区(是否有魏氏组织，晶粒大小) c、正火区(注意观察晶粒大小)(完全重结晶区) d、部分相变区(注意珠光体的的形状)(部分结晶区) e、基本金属 （四）、实验报告的内容
1、实验的主要任务
2、实验结果(附金相组织简图) 3、分析所得结果、结论。 （五）、思考题
1、为什么低碳钢、低合金钢焊接时焊接接头分为焊缝区、过热区、正火区、部分相变区、基本金属？
在低碳钢的焊接接头中，热影响区分为四部分，熔合区，过热区，正火区，部分
相变区，在正火区中，加热温度在AC3以上至1100℃，低碳钢加热至这个温度区内，铁素体和珠光体全部转化为奥氏体。由于温度不太高，晶粒为长大，冷却后得到均匀细小的铁素体加珠光体组织，既有较高强度，又有较好的塑性和韧性。而在部分相变区 加热温度范围在AC1至AC3之间。 在此温度下，珠光体和部分铁素体转变为晶粒细小的奥氏体。未转变的那一部分铁素体，在升温中晶粒长大，形成比较粗大的铁素体。我的问题是为什么在温度较高的正火区，“由于温度不太高，晶粒为长大，”而在温度较低
17
的部分相变区，在升温中晶粒长大，形成比较粗大的铁素体。温度高的晶粒没长大，温度低的晶粒却长大
四、焊接接头硬度实验
（一） 实验目的
1、学会如何进行焊接接头硬度实验 2、根据硬度结果评定被试钢材的可焊性 （二） 实验仪器
1、维氏硬度计 一台
2、被试验钢板(若超过20mm厚，则在一面加工，保留一轧制面，加工至20mm厚，若板厚小于20mm，则不加工)。
3、焊接材料：Φ4mm焊条（或其他焊接材料）
4、电焊机（直流） 一台 5、电流表（直流）
6、砂轮切片机 一台 7、金相砂纸及硝酸酒精腐蚀液等
8、抛光机 一台 9、直尺 一把 （三） 实验方法
1、试件准备
① 可以使用小铁研切断后的试件，但要注意两个平面平行，以保持测量的准确。 ② 专门制取试件
试件尺寸为200×75mm (若在预热条件下焊接，试件尺寸为200×150mm)，焊道长为125±10mm，在试板中间部位平焊位堆捍，焊接电流170±10A，焊接速度150±10mm/min，试件焊后在静止空气中自然冷却，且不进行任何热处理。
2、硬度测定
① 焊后至少要经过12小时才能取测量硬度的试样，取后要尽快测试硬度。 ② 室温下，采用机械加工法垂直切割焊缝的中部，如图1所示，然后在此断面上硬度测量试样。切割时为了避免热影响区的硬度受加热温度的影响，应当边加工边冷却。
③ 硬度测量试样的检测面经打磨、抛光后应进行腐蚀，硬度检测位置按图2所示进行。对于堆焊焊道试件，在与熔合线相切的0点两侧直线上每隔0.5mm打一点，在室温下进行，用载荷为l0kg的维氏硬度计测定，切
18 图1 硬度试样的加工 点0及两侧各7个以上的点作为硬度测定点。
图2 硬度测定位置 对于铁研试件的硬度测定如图2b所示，只是硬度测定线穿过焊缝，但应平行母材表面，其余与以上标准测量法相同。 （四） 实验报告
1、应写明实验目的和实验结果 2、对实验结果的分析 （五）、思考题
1、低碳钢、低合金钢焊接时焊接接头各部位的硬度是否相同？为什么？
不相同。材料不同，含碳量不同。
19
五、焊接工艺评定实验
（一）实验目的
1．了解焊接工艺评定的程序和掌握焊接工艺评定综合实验的方法。 2．初步掌握所选焊接方法的操作要领。 （二）实验仪器和实验材料
1．焊接工艺评定试板制备
(1)焊接工艺评定试板（16MnR低合金钢板） 1对
(2)焊条 (E7015-D2Q4 ) 若干 (3)焊丝(H08Mn2SiA) 若干 (4)CO2气体
(5)Ar(80%)+ CO2(20%)气体
(6)硅整流电焊机 1台 (7) 熔化极气体保护焊机 1台 (8) CO2气体保护焊机 1台 (9)焊条烘干箱 1台 (10)放大镜 1块 （三）实验步骤
1．确定焊接工艺评定任务
本实验的任务是对通过焊接材料熔敷金属扩散氢测定(45℃甘油法)实验、小铁研抗裂试验、焊接接头的金相组织、焊接接头硬度实验(金属焊接性综合实验)所拟定的16MnR低合金钢板对接接头焊接工艺进行评定。 2．制定焊接工艺
应根据被焊材料的成分、板厚和性能以及焊接材料熔敷金属扩散氢测定(45℃甘油法)实验、小铁研抗裂试验、焊接接头的金相组织、焊接接头硬度实验的结果制定焊接工艺。制定焊接工艺时应了解JB4708-2000标准中有关焊接工艺指导书所反映的待评焊接工艺评定因素内容。
3．施焊试件
焊接工艺评定试件的尺寸如图1所示，宽度为大于或等于250mm，长度应充分考虑制备试样数量的需要，本实验取为
图1 板材对接焊缝试件
20