熱影響區

亞共析鋼和過共析鋼加熱到A3和Acm以上獲得單相奧氏體。通常把加熱時的實際臨界温度標以字母“c”，如Ac1、Ac3、Accm；把冷卻時的實際臨界温度標以字母“r”，如Ar1、Ar3、Arcm等。其物理意義分別為：Ac1：加熱時珠光體向奧氏體轉變的温度；Ar1：冷卻時奧氏體向珠光體轉變的温度；Ac3：加熱時先共析鐵素體全部轉變為奧氏體的終了温度；Ar3：冷卻時奧氏體向鐵素體轉變的開始温度；Accm：加熱時二次滲碳體全部溶入奧氏體的終了温度。

在靠近焊縫附近（相當於低碳鋼的過熱區），由於晶粒嚴重長大，故得到粗大的馬氏體，而相當於正火區的部位得到細小的馬氏體。根據冷卻速度和線能量的不同，還可能出現貝氏體，從而形成了與馬氏體共存的混合組織。這個區在組織特徵上都是屬同一類型（馬氏體），只是粗細不同，因此統稱為完全淬火區。

母材被加熱到AC1～ AC3温度之間的熱影響區，在快速加熱條件下，鐵素體很少溶入奧氏體，而珠光體、貝氏體、索氏體等轉變為奧氏體。在隨後快冷時，奧氏體轉變為馬氏體。原鐵素體保持不變，並有不同程度的長大，最後形成馬氏體-鐵素體的組織，故稱不完全淬火區。如含碳量和合金元素含量不高或冷卻速度較小時，也可能出現索氏體和鐵素體。

如果母材在焊前是調質狀態，那麼焊接熱影響區的組織，除在上述的完全淬火和不完全淬火區之外，還可能發生不同程度的回火處理，稱為回火區（低於AC1 以下的區域）。

總括以上，金屬在焊接熱循環的作用下，熱影響區的組織分佈是不均勻的。熔合區和過熱區出現了嚴重的晶粒粗化，是整個焊接接頭的薄弱地帶。對於含碳高、合金元素較多、淬硬傾向較大的鋼種，還出現淬火組織馬氏體，降低塑性和韌性，因而易於產生裂紋。

在焊接快速加熱和連續冷卻的條件下，相轉變屬於非平衡轉變，焊接熱影響區常見的組織有鐵素體、珠光體、魏氏組織、上貝氏體、下貝氏體、粒狀貝氏體、低碳馬氏體、高碳馬氏體及 M-A 組元等。

在一定條件下，熱影響區出現哪幾種組織主要與母材的化學成分和焊接工藝條件有關，母材的化學成分是決定熱影響區組織的主要因素。

對單次焊接熱循環，根據距離熔合線距離的不同可以將HAZ劃分為粗晶奧氏體區（CGHAZ）、細晶奧氏體區（GRHAZ）、中間臨界區（ICHAZ）和亞臨界區（SCHAZ）。如圖1所示，其中粗晶奧氏體區和中間臨界區應值得關注。對於多道焊接，中間臨界粗晶區(ICGHAZ)和亞臨界粗晶區(SCCGHAZ)也應該值得關注。 ^[1] 

管線鋼焊接HAZ是一個連續變化的梯度組織區域，這一組織分佈特徵必然影響到它的性能分佈的變化。

圖2為一種X80管線鋼手工電弧焊焊接接頭的硬度分佈曲線，顯而易見，近鄰焊縫的粗晶區具有較高的硬度值。低碳鋼焊接HAZ的強、塑性分佈曲線也如圖2。與其它區域相比，粗晶區具有較高的強度水平，而塑性指標

和

卻明顯下降。可見粗晶區具有最高的硬度值和最低的斷裂韌性值。

在實際焊接接頭中，焊接熱影響區HAZ只是一個較小範圍的局部區域，一般寬度只有幾個毫米。又由於HAZ的顯微組織存在梯度性，可分為組織特徵極不相同的許多很小的區域，使得經歷某一特定熱循環的每個區域更小，這樣造成準確地測定每個小區域的性能幾乎是不可能的，只能是HAZ整體性能的反應。研究焊接熱影響區組織與性能的主要方法有兩種:

（1）直接法:即直接對焊接接頭進行金相腐蝕，按照標準對焊接接頭劃線，直接進行力學性能試驗和組織分析。

（2）熱模擬法:即用計算機模擬和控制焊接熱過程，對試樣進行和實際焊接時相同的或相近的熱循環，從而在一個相當大的區域(大約3~7mm)獲得與實際粗晶區相同的或近似的組織狀態，因而可以製備足夠尺寸的試樣，對其進行性能和組織的測試。 ^[2]