一、建筑结构用钢焊接接头力学性能非匀质性产生的原因

1.钢材生产工艺的影响

由于钢材的抗拉强度和屈服强度是由其本身的碳含量来决定的，所以，要想获得抗拉强度好、屈服强度好的钢材，可以通过提高碳含量来得到。但是相应的，由于碳含量的增加，钢材的可塑性便会下降，这样必然影响钢焊接效果。所以，为了提升钢材的强度，会在冶炼过程中适当加入微量合金元素，这样便可以得到相对高强度的钢材。其中对于合金钢材的处理，有以下几种方法。

（1）热轧和正火这种方式是通过对钢材进行高温处理，使得钢材的内部结构元素发生改变，从而将沉淀物进行析出，提高钢材的韧性和可塑性。

（2）调质处理通常情况下，当合金元素超出过多时，钢结构的韧性就会下降。所以，在进行热轧和正火时，也要考虑到钢材的韧性和强度，对其进行一定的调质处理，把握好合金含量、碳含量之间的关系，从而进一步把握好钢材强韧性和焊接性。

（3）热轧控制技术热轧控制技术可以细化钢材晶粒，从而提高了钢材韧性和抗拉强度。但同样也改变了钢材结构，会使接头力学性能发生改变。

2.钢材焊接过程的影响

焊接是将钢材的两部分连接到一块的过程，这个过程中，焊件的母材和接缝金属经过高温高压进行连接，从而将钢材连接起来。而由于母材和接缝金属的材质不同，加上经过热压后使得接缝金属中的晶粒发生了变化，所以会造成钢焊接接头力学性能非匀质性。而对于焊接要求更高的高强度钢材的焊接接头，在焊接过程中热压对其影响更大，因而金属接缝、焊件母材的化学成分都会发生改变，这就会在不同程度上表现为力学性能非匀质性。另外，接头的材质也会对力学性能的体现产生影响。在焊接的过程中，为了防止钢结构在塑性过程中发生变形，常常采用强度大于母材的高匹焊接接头，而低匹接头则更倾向于使用在高强度的钢焊中，以保证接头的韧性，防止焊接部位发生纹裂或扩展，影响焊接效果。

二、建筑结构用钢焊接接头力学性能非匀质性的表现

（1）力学的匀质性是指一种或几种规定性能有关的组织结构或成分呈现出均匀同一的状态，从而保证受力作用一样，维持状态稳定。而非匀质性则是因为材料结构的不同导致物体受力不一而产生的状态。非匀质性的特点首先表现在对于钢材焊接接头硬度的影响。在进行焊接过程中各区域对比时，可以明显发现接缝区和热影响区的硬度要远远高于母材区的硬度，而热影响区的硬度又要高于接缝区的。这是由于热影响区的含碳量相对较高，所以在焊接过程中碳分子之间的强化作用就较强。另外，热影响区的组织分布也比较均匀，所以硬度要更加平衡。三个区域因为本身硬度差值，所以在焊接过后，产生的非匀质性表现便会不同。

（2）钢焊接接头的力学性能非匀质性还表现在接头的拉伸性能上。钢焊接过程中需要经过高温、高压处理，在这个过程中，温度的控制会影响着接头的拉伸性能。温度不够时，无法进行良好的焊接；而温度太高时，又会使接头中的残余物过度，导致韧性的下降。而在真正的焊接过程中，无法利用准确的方法进行火力的控制，这便会导致接头受热不同，所表现的拉伸性能不同，力学性能体现也就不同。另外，由于焊接接头材质的问题不同，也会导致非匀质性表现。如果焊接头为碳合金钢，其本身含碳量高、钢硬度大、所需的焊制温度就高，但这种高含碳量也很容易表现出脆性。那么，在进行焊接的时候就不能要求温度过高，否则很容易发生断裂。这样的矛盾表现，也是非匀质性表现的一种。

（3）由于焊接技术的不同，会导致焊接接口的结构发生变化，从而会产生钢焊接接头的非匀质性表现。焊接接口在经过高温高压处理后会发生一系列的化学成分和组织成分的改变，其接口的成分、形貌会直接对接头的性能产生影响。经过不同的热处理后，虽然接口的成分都会发生改变，但是每部分的分子深浅及分布均匀程度都会不同，这就从根本上使他们的延展性和韧性发生了改变。在本身结构不同的接口上进行焊接，对接头产生的力自然就会有所差别，也就形成了接头的力学的非匀质性。

（4）焊接接头大致可以分为热影响区、接缝区和母材区。这三部分中，接缝区组织变化最大，而母材区的组织变化最小，从接缝区到母材区的过度便是热影响区。由此可以很清楚的了解到，接缝区是最直接经受高温高压焊接的部分。所以组织内的分子活跃程度较高，成分变化也较大。而母材区几乎不受高温高压影响，所以组织状态仍为其初始状态。由于三部分的不同组织形态、结构，在力的承受方面也就造成了不同，导致钢焊接接头体现出力学性能的非匀质性特点。

三、结语

钢焊接接头表现的力学性能的非匀质性是随机的，也是不可避免的。因为钢材本身材料存在的差异，在不同条件下的焊接工艺、接头材质、焊接温度、高压强度等原因都会对焊接接头的力学性能产生不同的影响，从而表现出的非匀质性特点也不同。本文通过研究焊接材料、焊接技术、焊接温度和焊接强度几个方面，对钢焊接接头的力学性能非匀质性特点进行了分析。希望通过简要分析，能使在进行焊接操作时，尽可能的减少人为方面对于钢焊接接头的力学性能的影响，使钢建筑结构更加稳定。

作者：杨桦单位：遵义光明电力设计咨询有限公司