层，在焊缝一侧出现增碳层。
不仅 α 类钢与 γ 类钢焊接时会见到碳迁移现象，即使是同类钢焊接，只要母材与焊缝的合金化程度不同，也可能发生碳迁移现象。
3、残余应力的形成
熔合区不仅存在化学不均匀性，还有物理性质（导热系数和膨胀系数）的不均匀性和力学性能（屈服强度和弹性模量）的不均匀性，这些都会在熔合区引起较大的残余应力。尤其是对于!与\这样异种钢的接头，这种残余应力还很难消除。
一般来说，回火处理应当发生应力松弛过程，使应力消除，对干低碳钢或低合金， 6500C回火可以比较有效地消除接头残余应力，至于奥氏体钢，8500C 回火时消除接头残余应力也有一定效果。 （三）、热影响区
与焊缝相邻的母材金属因受到焊接热循环的作用，从而引起组织和性能的变化。这一区域称为热影响区。由于热影响区内各部位所经受的热循环不同，所以组织和性能的变化也不同。由此可见，焊接热影响区是一个组织与性能极不均匀的区域，其中那些组织和性能变坏了的部位，往往成为整个焊接接头中的最薄弱的环节。
1、焊接热影响区的组织分布 （1）、不易淬火钢的组织分布
不易淬火钢是指在焊后空冷条件不易形成马氏体的钢材，如低碳钢、16Mn等。对于这类钢，按照热影响区中不同部位加热的最高温度和组织特征的不同，可分为以下四个区域。
1）、熔合区。焊缝与母材相邻的部位又称半熔化区（温度处于固液相线之间），此区范围虽然很窄，但由于化学成分和组织性能上存在较大的不均匀性，所以对焊接接头强度、韧性都有较大影响。在很多情况下熔合区是产生裂纹、脆性破坏的发源地。
2）、过热区。此区的温度范围在固相线以下到11000C之间，金属处于过热状态，奥氏体晶粒严重长大，冷却后得到粗大的组织（低碳钢焊后晶粒为1～3级）。在埋弧焊和电渣焊时，常出现魏氏组织。此区的韧性很低，通常比母材低20％～30％ 。因此，焊接刚度较大的结构时，常在过热区产生脆化和裂纹。过热区的大小与焊接方法、线能量和板厚等有关，电渣焊较宽，手弧焊较窄。
3）、相变重结晶区（正火区）。焊接时母村金属被加热到11000C以下，Ac3以上的部位将发生重结晶（铁素体和珠光体全部转变为奥氏体），空冷后得到均匀而细小的珠光体和铁素体（相当于热处理时的正火组织）。此区的综合力学性能一般比母材还好，是热影响区中组织和性能最好的区域。
4）、不完全重结晶区。该区的加热温度范围在Ac1～Ac3之间。在加热过程中，原来的珠光体全部转变为细小的奥氏体，而铁素体仅部分溶入奥氏体，剩余部分继续长大，成为粗大的铁素体。冷却时奥氏体转变为细小的铁素体和珠光体，粗大铁素体依然保留下来。所以该区的特点是组织不均匀，晶粒大小不一，力学性能也不均匀。 （1）、易淬火钢的组织分布
易淬火钢是指在焊后空冷条件下，容易淬火形成马氏体的钢种，这类钢焊接热影响区组织分布与母材焊前的热处理状态有关。
如母材焊前是正火或退火状态，则热格响区组织可分为：
1）、完全淬火区。该区的加热温度处于固相线到Ac3之间，它包括了相当于低碳钢焊接热影响区中的过热区和正火区（重结晶区）两部分。过热区和正火区虽然在易淬火钢中都属于淬火区，但由于加热到的峰值温度不同，由此引起的晶粒度、合金碳化物和氧化物的溶入以及奥氏体成分的均匀化程度等都不同，因此，奥氏体的稳定性也不同。过热区热到的峰值温度最高，接近熔点，所以该区内晶粒长得很粗大，一些难熔的合金碳化物和氮化物质点都溶入奥氏体。因此，奥氏体成分的均匀化程度高，提高了过热区奥氏体的稳定性。另外，该区的冷却速度最大，所以过热区淬火倾向大于正火区，冷却后的组织为粗大马氏体。峰值温度处于正火区的部分则得到细小马氏体，根据冷却速度和线能量的不同，还可能
出现贝氏体，形成了马氏体和贝氏体混合组织。这两个区的组织同属马氏体类型，只是粗细不同，因此，统称为完全淬火区。
2）、不完全淬火区。相当于不易淬火钢热影响区的不完全重结晶区。母材被加热到Ac1～Ac3温度之间，在快速加热条件下，铁素体很少溶入奥氏体，而珠光体、贝氏体、索氏体等转变为奥氏体。在随
后冷却时，奥氏体转变为马氏体，原铁素体保持不变，并有不同程度长大，最后形成马氏体—铁素体组织，故称为不完全淬火区。如含碳量和合金元素不高，或冷却速度较小时，也可能出现索氏体和珠光体。
如果母材焊前为调质状态，焊接热影响区的组织分布除上述完全淬火区和不完全淬火区外，还存在一个回火软化区（低于Ac1以下区域）。在回火区内组织与性能变化程度取决于焊前母材调质时的回火温度，低于此温度的部位，其组织性能不发生变化，高于此温度的部位，组织性能将发生变化，出现过回火软比。
综上所述，金属在焊接热循环作用下，热影响区组织分布是不均匀的，熔合区和过热区晶粒严重长大，是整个焊接接头的薄弱地带。对于含碳量高，合金元素较多，淬硬倾向较大的钢种，还出现淬火组织马氏体，降低期性和韧性，容易产生裂纹。
2、热影响区的性能
（1）、在热影响区中硬度和强度最高，塑性最差的部位是过热区，它是焊接接头的薄弱地带。在焊接热影响区的熔合线附近硬度最高，远离熔合线，硬度降低，逐渐接近母材的硬度水平。 （2）、热影响区的脆化
1）、粗晶脆化。粗晶脆化主要出现在过热区，是由于奥氏体晶粒严重长大造成的，一般晶粒越粗，韧性越低。
2）、淬火脆化。
3）、析出相脆化。某些金属或合金，在焊接冷却过程中或是在焊后回火或时效过程中，从过饱和固溶体中析出氮化物、碳化物或金属间化合物时，引起金属或合金脆性增大的现象，称为析出相脆化。
4）、热应变时效脆化。钢材因经受塑性变形产生时效过程而发生脆化的现象叫应变时效脆化。 二、选取焊接接头时应考虑的问题
（一）、焊接时便于焊工操作焊条电弧焊、点焊接头示例如图1-3-８所示。 （二）、焊缝不应过分集中焊缝集中情况示例如图1-3-９所示。 （三）、焊缝应避开应力集中处和加工面其示例如图1-3-10所示。 （四）、钎焊接头形式以搭接和套接为好如图1-3-11所示。
（五）、接头焊后不宜采用的处理(形、搭接、套接等接头，焊后不宜采用电镀及其它化学处理。
图1-3-８ 接头形式选择
a）不合理 b）合理 c）焊条电弧焊操作要求
图1-3-９ 焊缝集中情况示例
a）不合理 b）合理
图1-3-10 应力集中处和加工面示例
a）不合理 b）合理
图1-3-11 钎焊接头形式
第四节 焊接应力与变形
一、焊接应力与变形的概念
在物体受到外力作用发生变形的同时，在其内部会出现一种抵抗变形的力，这种力就叫做内力。物体由于受到外力的作用，在单位面积上出现的内力就叫做应力。
应力并不都是由外力引起的，如物体在加热膨胀或冷却收缩过程中受到阻碍，就会在其内部出现应力，这种情况在不均匀加热或冷却过程中就会出现。当没有外加载荷的情况下，物体内部所存在的应力叫做内应力。
由于焊接热过程而引起的应力和变形就是焊接应力与焊接变形 二、焊接应力的分类
焊接应力的分类，可接引起应力的基本原因划分；按应力存在的时间划分；按应力作用的方向划分：按应力在空间的方向划分等。
（一）、按引起应力的基本原因分类。
1、温度应力。由于焊接时温度分布不均匀而引起的应力，也称热应力。 2、组织应力。在焊接时由于温度变化而引起组织变化所产生的应力。
3、凝缩应力。在焊接时由于金属熔池从液态冷凝成固态，其体积发生收缩受到限制而形成的应力。 （二）、按应力存在的时间分类。
1、瞬时应力。在一定温度及刚性条件下，某一瞬时内存在的应力。 2、残余应力。在焊接结束和完全冷却后仍继续存在的内应力。 （三）、按应力作用的方向分类。
1、纵向应力。方向平行于焊缝轴线的应力。 2、横向应力。方向垂直于焊缝轴线的应力。
（四）、按应力在空间的方向分类。可分为单向应力、两向应力和三向应力。两向应力又称为平面应力或双向应力。三向应力又称体积应力（如图1-4-1所示），这种应力状态对焊接结构影响最大。在实践中，应尽量避免三向交叉焊缝的出现；对于厚板一般应作消除应力热处理。
图1-4-1三向应力
（a）焊接厚大焊件时；（b）焊接三向交叉焊缝时
