¿Cuál es la zona afectada por el calor de soldadura?

El zona de soldadura afectada por el calor es el área donde el metal base sólido en ambos lados de la soldadura sufre cambios obvios en estructura y propiedades bajo la acción del ciclo de calor de soldadura, que se denomina zona afectada por el calor de soldadura.Una unión soldada es un proceso de soldadura que consta de tres partes: el cordón de soldadura, la zona de fusión y la zona afectada por el calor.

1.Definición

Bajo la acción de una fuente de calor de alta temperatura durante la soldadura por fusión, el área donde la estructura y las propiedades cambian dentro de un cierto rango cerca de ambos lados de la soldadura se denomina 'Zona de efecto del calor' o 'Zona cercana a la soldadura'. ' (Cerca de la zona de soldadura).).La junta soldada se compone principalmente de dos partes, la costura de soldadura y la zona de sombra caliente, y hay una zona de transición en el medio, que se llama zona de fusión.Por lo tanto, para garantizar la calidad de las uniones soldadas, es necesario que la estructura y las propiedades de la soldadura y la zona afectada por el calor cumplan los requisitos al mismo tiempo.Con el uso continuo de diversos aceros de alta resistencia, aceros inoxidables, aceros resistentes al calor y algunos materiales especiales en la producción, los problemas existentes en la zona afectada por el calor de la soldadura se vuelven más complicados y se han convertido en el área débil de las uniones soldadas.Por lo tanto, los investigadores de muchos países han prestado gran atención a la zona afectada por el calor de la soldadura.

La extensión de la HAZ varía dependiendo del aporte de calor del proceso de soldadura, la conductividad térmica del material y la velocidad de enfriamiento.Una mayor entrada de calor o velocidades de enfriamiento más lentas generalmente dan como resultado una ZAT más grande.

2.Distribución de tejidos

Según las características del tratamiento térmico del acero, el acero para soldar se divide en dos categorías: una es el acero con una pequeña tendencia al enfriamiento, como el acero con bajo contenido de carbono y algunos aceros de baja aleación, que se denominan aceros de enfriamiento duro;la otra es la tendencia al endurecimiento.Los grados de acero más grandes, como el acero de medio carbono, el acero de aleación templado y revenido de bajo y medio carbono, etc., se denominan acero de fácil enfriamiento.Debido a la diferente tendencia al enfriamiento, la estructura de la zona afectada por el calor de soldadura de los dos tipos de aceros también es diferente.

3.Rendimiento

La distribución de la microestructura de la zona afectada por el calor de la soldadura no es uniforme y, por tanto, el rendimiento tampoco es uniforme.La zona afectada por el calor de la soldadura es diferente de la costura de soldadura, y la costura de soldadura puede cumplir con los requisitos de rendimiento ajustando la composición química y haciendo coincidir el proceso de soldadura apropiado.El rendimiento de la zona afectada por el calor no se puede ajustar en composición, y es un problema de falta de uniformidad que se produce bajo la acción de los ciclos térmicos de soldadura.Para estructuras soldadas en general, se consideran principalmente el endurecimiento, fragilización, endurecimiento y ablandamiento de la zona afectada por el calor, así como las propiedades mecánicas integrales, resistencia a la corrosión y propiedades de fatiga, las cuales se determinan de acuerdo con los requisitos de uso específicos de la estructura soldada.

Endurecimiento

La dureza de la zona afectada por el calor de la soldadura depende principalmente de la composición química y las condiciones de enfriamiento del acero a soldar, y su esencia es reflejar el desempeño de diferentes estructuras metalográficas.Debido a que la prueba de dureza es más conveniente, la dureza más alta HMAX de la zona afectada por el calor a menudo se usa para juzgar el rendimiento de la zona afectada por el calor, lo que puede predecir indirectamente la tenacidad, fragilidad y resistencia al agrietamiento de la zona afectada por el calor.En el proyecto se ha utilizado el HMAX de la zona afectada por el calor como índice importante para evaluar la soldabilidad.Cabe señalar que incluso la misma estructura tiene diferente dureza, lo que está relacionado con el contenido de carbono del acero y la composición de la aleación.Por ejemplo, la dureza de la martensita con alto contenido de carbono puede alcanzar los 600 HV, mientras que la dureza de la martensita con bajo contenido de carbono es de solo 350-390 HV.

fragilidad

La fragilización de la zona soldada afectada por el calor es a menudo la principal causa de grietas y fallos frágiles de las uniones soldadas.La fragilidad y la tenacidad miden la capacidad de un material para resistir la fractura bajo cargas de impacto y son un reflejo integral de la resistencia y plasticidad del material.Cuanto mayor sea la fragilidad del material, menor será su tenacidad y peor será su capacidad para resistir cargas de impacto.Debido a que la distribución de la microestructura en la zona afectada por el calor no es uniforme, e incluso en algunas partes, la resistencia es mucho menor que la del metal base, es decir, se produce una fragilización grave, de modo que la zona afectada por el calor de la soldadura se vuelve débil. punto de toda la articulación.parte.Por lo tanto, se estudia la fragilización de la zona afectada por el calor de la soldadura, y el fenómeno de fragilización involucra principalmente los mecanismos de fragilización tales como fragilización de grano grueso, fragilización de microestructura y fragilización por envejecimiento por deformación térmica, para mejorar su tenacidad y mejorar las propiedades mecánicas de toda la articulación.

endurecido

La zona afectada por el calor de la soldadura, especialmente la zona de fusión y la zona de grano grueso, son las áreas débiles de toda la unión soldada.Por lo tanto, se deben tomar medidas para mejorar la tenacidad de la zona afectada por el calor de la soldadura.Sin embargo, la tenacidad de la zona afectada por el calor de la soldadura no se puede ajustar ni mejorar añadiendo elementos traza de aleación como la soldadura.Es inherente al propio material, por lo que sólo puede mejorarse dentro de un cierto rango mejorando la dureza del propio material y algunas medidas tecnológicas.ser mejorado en su interior.Según la investigación, el endurecimiento de la zona afectada por el calor de la soldadura puede adoptar las dos medidas siguientes.

Ablandar

Los metales o aleaciones reforzados mediante trabajo en frío o tratamiento térmico generalmente tienen diferentes grados de pérdida de resistencia en la zona de soldadura afectada por el calor.Reblandecimiento o pérdida de resistencia en la zona afectada por el calor.El ablandamiento de metales o aleaciones reforzados por trabajo en frío es causado por la recristalización.El ablandamiento o la pérdida de resistencia en la zona afectada por el calor tiene relativamente poco efecto sobre las propiedades mecánicas de las uniones soldadas, pero no es fácil de controlar.

4. Efectos sobre las propiedades de los materiales

●Resistencia y dureza: La ZAT puede tener distintos niveles de dureza y resistencia en comparación con el metal base.Normalmente, las áreas más cercanas a la soldadura experimentan temperaturas más altas y pueden volverse más duras y quebradizas, especialmente en aceros con alto contenido de carbono.

●Tenacidad: La tenacidad de la ZAT puede reducirse debido a la formación de microestructuras más duras y quebradizas.Esto es particularmente crítico en aplicaciones donde la resistencia al impacto es importante.

●Resistencia a la corrosión: en algunos materiales, como ciertos aceros inoxidables, el calor puede provocar cambios que afectan la resistencia a la corrosión, como la precipitación de carburos en los límites de los granos.

5. Importancia y control

Integridad estructural:

Comprender y controlar la HAZ es crucial para garantizar la integridad estructural de los componentes soldados, especialmente en aplicaciones críticas como la ingeniería aeroespacial, automotriz y estructural.

Optimización del parámetro de soldadurausuarios:

①Aporte de calor: Reducir el aporte de calor ajustando el voltaje, la corriente y la velocidad de soldadura puede ayudar a reducir el tamaño de la ZAT.Una menor entrada de calor da como resultado velocidades de enfriamiento más rápidas y menos tiempo para cambios microestructurales adversos.

②Temperatura entre pasadas: controlar la temperatura entre pasadas (la temperatura entre cada pasada de soldadura) puede influir en la microestructura de la HAZ, mejorando propiedades como la tenacidad.

Tratamiento Térmico de Precalentamiento y Post-Soldadura (PWHT):

①Precalentamiento: aplicar calor al material antes de soldarlo puede reducir la velocidad de enfriamiento, minimizando el riesgo de formar microestructuras indeseables como la martensita en los aceros.También ayuda a reducir las tensiones residuales.

②PWHT: La aplicación de calor después de la soldadura puede ayudar a templar las microestructuras duras formadas en la ZAT, mejorando así la tenacidad y reduciendo las tensiones residuales.