旋壓橢圓形封頭焊接接頭在經歷了一個從熔化到凝固的結晶過程之后，其組織和性能相對于原材料金屬已發生了一系列變化，這個變化又直接影響到壓力管道的使用性和 性。為了便于理解，在介紹焊接接頭的組織和性能之前，先介紹幾個基本定義。

　　a、旋壓橢圓形封頭母材：被焊接的管子、管件等原構件稱為母材;

　　b、旋壓橢圓形封頭焊接材料：焊絲、裸焊條等填充金屬與焊劑和焊條藥皮統稱為焊接材料;

　　c、熔池：焊接時，被加熱熔化的母材和焊接材料處于一個池形固態金屬中，這一由固態金屬所形成的包圍液態金屬的池子稱為熔池;

　　d、熔合線：熔池與母材的邊界線稱為熔合線。它實質上也是焊接接頭的液態金屬與未被熔化的母材金屬的交界線。

　　e、焊縫：熔池內的液態金屬凝固后所形成的區域稱為焊縫。顯而易見，焊縫是被熔合線所包絡的一個區域;

　　f、熱影響區：熔合線外側的母材金屬，由于受到加熱的影響，在靠近熔合線的一段區域內，將經歷一次不同程度的熱處理，從而使其組織和性能也發生了不同于母材的變化。這樣的區域稱為熱影響區;

　　g、旋壓橢圓形封頭焊接接頭：焊縫和其熱影響區總稱為焊接接頭。

　　由上述的各名詞定義中不難看出，焊接接頭相對于母材來說，其組織和性能的變化可以分為兩部分討論：其一是發生在焊縫區域內的熔化結晶變化;其二是發生在焊縫熱影響區內的熱處理變化。

　　1、旋壓橢圓形封頭焊縫金屬的組織和性能

　　焊縫金屬在經歷了一次熔化結晶過程之后，其組織和性能已完全不同于母材，此時的組織為鑄造組織，即為粗大的柱狀組織，鑄造組織中存在的缺陷它也可能存在(在下面的焊接缺陷部分中將詳細介紹)。但有別于鑄造組織的地方是，它可以通過焊接材料加入較母材金屬 多的合金元素，因此焊接接頭的機械性能要比鑄造材料高，有時焊縫金屬的機械性能能達到甚至超過母材金屬。通過改變焊接工藝，可以改變焊縫金屬的組織。例如，減少焊接電流，即減少加熱熱量和熔池體積，使旋壓橢圓形封頭焊縫金屬結晶速度加快，獲得的焊縫組織 比較細。工程上對厚壁管子、管件的焊接，常采用小電流多層焊的方法， 是基于這樣的道理;增大焊接速度，也能使結晶速度加快，獲得的組織也比較細;在焊接材料中，有意識地加入一些熔點較高的合金元素，可增加結晶時的晶核數量，從而達到細化晶粒的目的;焊接前的預熱會降低結晶速度，對改善組織是不利的，但它有助于防止某些合金焊接時的開裂問題。該問題將在下面講到。

　　2、焊縫熱影響區金屬的組織和性能

　　焊縫熱影響區的金屬由于經歷了一次熱處理過程，故其組織和性能也將發生一系列變化。不難理解，由焊縫到母材的遠處，溫度是呈梯度分布的。焊縫金屬溫度 ，從焊縫到母材遠處，溫度逐漸降低。旋壓橢圓形封頭焊縫熱影響區內，由于距焊縫的距離不同，發生的熱處理并由此造成的金屬組織是不一樣的。根據所發生的熱處理和金屬的組織不同，可將熱影響區劃分為半熔化區、過熱區、正火區、部分相變區、再結晶區和藍脆區等六個部分。見圖10-4所示。

　　a、半熔化區：

　　它位于焊縫金屬與母材的交界處。在焊接過程中，該區域的金屬被加熱到半熔化狀態，金屬組織為鑄造組織和粗晶組織共存，組織的化學成分和機械性能有較大的不均勻性。因此，該區域金屬的機械性能較差，常常是旋壓橢圓形封頭產生裂紋和局部脆性的多發區。該區域較窄(約為0.1mm~1mm)，有時很難分出，但它對焊接接頭性能的影響卻是比較大的。

　　b、過熱區：

　　該區域的金屬處在AC3以上100℃~200℃至固相線的溫度區間內。即金屬處于過熱狀態，得到的組織相對于母材來說比較粗大，常出現過熱組織。該區域金屬的性能 點是沖擊韌性 降低，一般可降低25%~30%。它也是焊接接頭開裂的多發區。影響旋壓橢圓形封頭過熱區組織和性能的因素有焊 圖10-4 焊縫熱影響區接電流、高溫停留時間等。焊接電流過大，過熱現象越嚴重;氣焊加熱溫度雖然較低，但其加熱時間較長，故它比電弧焊 容易使焊接接頭的過熱區惡化。

　　c、正火區

　　該區域的金屬處于AC3以上100℃~200℃溫度區間內，而且冷卻過程中一般為自然冷卻，故具有旋壓橢圓形封頭正火熱處理的過程 征和條件，得到的組織也為細晶粒的正火組織，其機械性能一般優于母材性能。當然，如果母材原來 為正火組織，此時該區域的組織和性能則基本上不發生變化，或者由于再次被加熱而稍有一點負面影響。

　　d、部分相變區

　　該區域的金屬處于AC1至AC3溫度之間。溫度接近于AC3的部分，其珠光體和鐵素體能全部發生奧氏體轉變，冷卻時可得到晶粒較細的鐵素體和珠光體組織。溫度稍高于AC1的部分，一般只能發生珠光體向奧氏體的轉變，而由于溫度較低，鐵素體沒能發生奧氏體轉變，或者沒能完全轉變。沒能轉變的鐵素體會長大。因此，部分相變區的組織是一個不均勻的組織，其機械性能較差。同樣道理，如果旋壓橢圓形封頭母材本身 是正火組織，則此時只有晶粒長大的機會，故機械性能也會變差。

　　e、再結晶區

　　該區域的金屬被加熱到450℃至AC1溫度區間，處于再結晶的溫度范圍。當母材有加工變形時，會發生金屬的再結晶。當母材為正火組織(即不存在加工變形等問題時)時，不會發生再結晶，并且也沒有奧氏體的轉變，一般也不會發生晶粒長大現象(因為溫度較低，時間又短)，故此時該區域的組織沒有變化，旋壓橢圓形封頭金屬性能也沒有改變。

　　f、蘭脆區

　　該區域的金屬被加熱到200℃~500℃溫度區間，此時原母材中的少量殘余奧氏體可能發生轉變而出現馬氏體，且有少量的滲碳體從鐵素體中析出，并以細小的微粒存在于鐵素體中，使旋壓橢圓形封頭材料的強度和硬度略有升高，而塑性和韌性下降，有時甚至在焊接應力的作用下產生裂紋。蘭脆區的顯微組織基本上同母材組織。

　　由此可見，上述的六個區都會對母材的組織和(或)性能帶來一些變化，而且大多數帶來的都是不利影響，因此在焊接過程中，應盡量減少旋壓橢圓形封頭熱影響區的寬度，并通過適當的熱處理和焊接規范來消除其不利影響。

　　熱影響區的寬度一般是比較窄的，而且一般情況下，顯微鏡下只能看到過熱區、正火區、部分相變區三個區域。以低碳鋼為例，旋壓橢圓形封頭在不同焊接方法中各區域的寬度見表10-2所示。