焊縫凝固的宏觀描述

焊縫的凝固是在非平衡條件下進(jìn)行的，必須從宏觀和微觀兩個(gè)
角度對(duì)其進(jìn)行研究。宏觀凝固重點(diǎn)考慮焊接熔池的尾部邊緣和凝固
晶界這兩個(gè)位置。從溶質(zhì)再分配的角度來看，宏觀研究處理的方法
就是，仍將焊縫凝固的前沿作為平面界面前沿來考慮，盡管在微觀
上來看，這個(gè)固液界面前沿通常是胞狀晶或樹枝晶。焊接熔池的宏
觀形狀明顯受到焊接條件的影響，尤其是焊接熱流、焊接熱輸入和
焊接速度。

微觀凝固將用于描述有關(guān)凝固亞晶粒的形成和溶質(zhì)再分配現(xiàn)象
，凝固亞晶粒的形貌，有胞狀晶和樹枝晶。幾個(gè)凝固參數(shù)k、GL、R
和GR將影響微觀凝固的特性和偏析的特性。

熔焊接頭中的焊縫凝固形核，主要受周圍母材的聯(lián)生長(zhǎng)大所支
配。從熱力學(xué)上講，聯(lián)生形核所需的驅(qū)動(dòng)力很小，并且非常重要的
是，聯(lián)生形核不需要過冷度就會(huì)形核。新形成的晶粒與所依附形核
的母材晶粒，保持著相同的晶體學(xué)位向，因此，穿過熔化邊界時(shí)兩
者的晶界連續(xù)。

對(duì)于體心立方和面心立方金屬，大多數(shù)為可焊接的工程類合金
，這些金屬優(yōu)先沿著立方體邊緣，即 100 方向凝固。因?yàn)檫@些方
向?yàn)橄嗷ゴ怪钡闹苯欠较?，是凝固最為有利的方向，因此，有時(shí)也
把這些方向稱為“易于生長(zhǎng)的方向”。這種生長(zhǎng)方向一直會(huì)伴隨著
晶粒凝固，直到凝固晶粒與固液界面相互接觸為止，或直到凝固晶
粒碰到已優(yōu)先定位的相鄰焊縫金屬晶粒后為止。后一種情況也稱為
“競(jìng)爭(zhēng)性長(zhǎng)大”。這些晶粒之問的邊界表示為凝固晶界。聯(lián)生形核
和競(jìng)爭(zhēng)性長(zhǎng)大

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