Page 168 - 数值模拟驱动的高温合金热加工技术

Numerical Simulation Driven Hot Working Technology for High-temperature Alloys
数值模拟驱动的高温合金热加工技术

体或贝氏体等组织。贝氏体组织具有较好的综合性能，强度和韧性相对平衡。对
于一些合金钢焊接，冷却速度还会影响合金元素的析出和分布，进而改变接头的
组织和性能。例如，在含有、镍等合金元素的不锈钢焊接中，冷却速度不同会导

致合金碳化物的析出形态和数量不同，从而影响接头的耐腐蚀性。
（三）热循环对焊接接头性能的影响
1. 力学性能
热循环对接头的强度有显著影响。不合理的热循环导致的粗大组织或马氏体

组织会使接头强度降低。例如，在高强度钢焊接中，如果冷却速度过快形成大量
马氏体，接头的抗拉强度可能达不到母材的要求。韧性方面，热循环产生的脆性
组织，如马氏体或粗大晶粒会使接头韧性大幅下降。在低温环境下使用的焊接结
构，接头韧性不足可能导致在承受载荷时发生脆性断裂，后果非常严重。硬度也

会因热循环而改变。热影响区的硬度变化通常呈现出一定的规律，峰值温度附近
硬度较高，远离峰值温度处硬度逐渐降低。硬度的不均匀分布会在接头中产生应
力集中，影响接头的整体性能。
2. 物理性能

热循环可能改变焊接接头的导电性。组织的变化会影响金属原子的排列和电
子的传导，从而使接头的电阻发生改变。这在一些对导电性要求较高的焊接结构
中，如电气设备的焊接部件，可能会影响其正常工作。热膨胀性能也会受到影响。
不同的组织具有不同的热膨胀系数，热循环导致的组织差异会使接头在受热或冷

却时产生不均匀的膨胀和收缩，进而引起附加应力，可能导致接头变形甚至开裂。
（四）影响焊接接头热循环的因素
1. 焊接工艺参数
焊接电流是影响热循环的重要参数之一。电流越大，电弧产生的热量越多，

加热速度就越快，峰值温度也越高。例如，在手工电弧焊中，增大焊接电流会使
焊件表面迅速升温，热影响区范围扩大。焊接电压也有影响。较高的电压会使电
弧功率增大，从而提高加热速度。同时，焊接速度对热循环的影响也不容忽视。
焊接速度快，焊件受热时间短，热影响区小；焊接速度慢，则受热时间长，热影

响区大，峰值温度也会有所不同。焊条直径也会间接影响热循环。较粗的焊条散
热慢，会使加热时间相对延长，热影响区的峰值温度可能会更高。

152