Heat Affected Zone – Causes, Effects and How to Reduce It

The heat affected zone (or simply HAZ) is something that occurs when metal is subject to high temperatures. It has a negative impact on the design and structure of the metal. This article discusses those effects and how to reduce them.

产生HAZ的一些制造程序是机械切割，热切割和焊接的。Manbetxios

With mechanical cutting, the shear strength of the metal has to be surpassed. The majority of the energy converts into heat that influences both the life-span of the tools and the metal being cut.

热切割方法Manbetxios万搏app全民彩票平台和plasma cutting，实际使用加热进行切割。Manbetxios同样，发生了相同的结构和审美变化。

Welding, similarly to thermal cutting, uses very high temperatures to either add molten metal or melt the parts themselves.

由于热影响区域的形成对最终产品的质量产生了相当大的影响，因此可以理解其不同方面。

What is the Heat Affected Zone?

在金属切割或金属焊接过程中Manbetxios，金属吸收产生的热量。由于金属是一个良好的热导体，这种热量通过金属体从尖端边缘传播。Manbetxios

在熔化的金属和未受影响的碱金属之间形成一个区域，称为热影响区（HAZ）。在该区域中，金属没有融化，但热量导致金属微结构的变化。这些结构上的变化可以降低金属的强度。

通过切割/焊接界面和未受影响的倒数金属之间的一系列鲜艳的带，可以识别危险。Manbetxios如下表所示，颜色从浅黄色到紫色。

重要的是要了解，HAZ解释了设计安全应用的强度降低。结构最弱的部分存在于危险中。

A structure is as strong as its weakest point. Therefore, recognising the HAZ may be the difference between the success and failure of a particular part.

颜色告诉什么？

由于在制造过程中使用不同的温度，HAZ中存在各种色调。这些色调的温度从浅黄色到深蓝色。

根据温度进展顺序，带颜色为：

进一步影响这些热色调形成的因素是：

• 表面状况– Rougher surfaces oxidise faster producing more pronounced colouration.
• 表面污染– Impurities like rust, paint and oil also effect the tint. The contamination may change the heat tint but the extension of the HAZ is unaffected.
• 氧气可用性– As limiting access to oxygen reduces oxidation, using an electrode coating or a protective gas for welding can affect the heat tint.
• 铬含量- 铬增加氧化耐药性。因此，较高的铬含量会降低热色的强度。

热影响区

形成HAZ的原因显然是热的。该区域的宽度仍然取决于几个因素，例如热扩散率和切割方法的选择。Manbetxios

热扩散率

Thermal diffusivity金属在确定HAZ将如何影响金属方面起主要作用。它是金属在恒压下的密度和比热容量之比。

简而言之，金属的热扩散是衡量了如何通过其体传播的快速。如果热扩散率很高，则金属将能够更快地传输热量。

This leads to faster cooling and the HAZ will be narrower. On the other hand, low thermal diffusivity will keep heat in the metal for a longer duration and create a wider HAZ.

的热扩散率不锈钢AISI 304是4.2毫米²/s，而structural steel是11.72毫米²/s. This means that structural steel, when subjected to heat, will create a wider HAZ.

HAZ的创建也取决于其他各种因素。区域宽度取决于产生的热量，暴露于热量和材料厚度的持续时间。

薄板金属加热更快，因此产生了更大的热影响区。

The Choice of Cutting Method

每种热切割方法都有些不同。Manbetxios因此，产生的热影响区也有所不同。

狗万1.0 和arc welding produce the maximum amount of heat and have the widest HAZ of all.

快速，稳定的焊缝可将热量暴露至最低。因此，拥有经验丰富的焊机可以降低危险量，从而导致更强的关节。

The size of the HAZ in plasma cutting is relatively thinner as cutting speeds can be manipulated to give a thin HAZ.

Laser cutting will create an even smaller HAZ因为它有一个狭窄的切割kerfManbetxios并将热量施加到一个小区域。

过程,如狗万 而且剪切不会产生HAZ，因为它们不涉及过热材料。当设计需要额外可靠性的零件时，这是要考虑的事情。

HAZ的影响

热影响区域导致金属的结构变化，从而削弱了该区域的零件。金属的机械性能（例如疲劳性，失真和表面裂纹）受到影响。

这使得了解HAZ的影响至关重要。即使您不自己切割或焊接金属，这也适用。Manbetxios

Let us take a look at the different effects of the HAZ on the metal.

Metallurgical & Chemical Changes

在金属切割中，金属Manbetxios以非常高的速度吸收热量。冷却液提供的冷却也立即进行。这可以大大改变金属的微观结构和受影响区域的特性。

Metals’ molecular structures expand when heated. If the heat applied changes over the cross-section of the metal, it leads to uneven expansion and subsequent contraction of the metal body. Deformities such as distortion can occur during the cooling process.例如，热卷钢的生产有相似的结果。

Chemical changes are also seen as different phases are created next to each other depending on the specific temperatures achieved by the different sections of the metal.

表面硝化

表面硝化物包括将氮添加到金属表面以改善其硬度。在高温金属切割和焊接操作中，这种效果被无意中看到。Manbetxios结果，在加热区域中，硬度增加和焊接性降低。

氧化

当金属受到高温时，它们可以在其他现象中进行氧化。这是造成危险特征的鲜艳带。

相变

Iron carbide diagram has helped us understand the phases of steel. Different phases are created depending upon the steel’s temperature.

When exposed to high temperatures, for example, austenitic stainless steel will change to martensitic steel. Martensitic steel is harder and more brittle than the former. In some cases, heat will weaken the metal.

氢的含水

Hydrogen embrittlement is the diffusion of hydrogen into the metal lattice thatreduces the ductility and toughness of the metal.

高温会导致氢的含量。由于这种原子氢，可能在某些金属中发生相变。这可能导致氢开裂even after 24 hours of the cutting process.

Corrosion

Stainless steelmay even corrode在热影响区域。极高的热量导致晶界附近碳化物的沉淀。这将不锈钢的铬含量降低到10.5％以下。

结果是自pas灭的丧失（重现氧化铬保护层以防止腐蚀的能力），从而导致晶间腐蚀。它还失去了其不锈钢的特性，在极端情况下，金属会变成黑色。

如何减少它？

热影响区是不良的副产品。但是，不可能完全消除危险。形成后，只有减少是可行的。

减少HAZ的形成

无论您是焊接还是切金属，钥匙都在速度上。Manbetxios如前所述，较短的热量暴露会使危险较小。

优化速度的可能性取决于设备和机器操作员。了解设置机器以最佳性能的方式可带来出色的结果。

Post-Formation Treatment

在危险中形成后，可以治疗金属以恢复其某些损失的强度。

In the case of welding, this may be carried out using pre- or post-weld treatment. Altering the phase of the metal evenly ensures a lesser effect regarding the surrounding metal.

解决方案退火对于钢而言，可以帮助您。该方法包括加热金属并将其保持在特定的温度下以加固元素键。

机械饰面可以帮助您审美。

一种方法是使用砂纸去除氧化产生的热色。如果不锈钢，这将暴露在下面的层，并导致铬自pass起。但是，零件的减弱也是可能的。

摆脱整个热影响区域的最有效方法是将其驱逐出境。虽然，这确实导致了材料的损失。

结论

The heat affected zone is an inevitable part of high-temperature metal cutting and welding procedures. The cause lies with overheating of the metal during these processes and it can affect the material properties.

The formation can be controlled to a certain extent. Thus, the best way to fight it is byturning to a reliable metal fabrication providerwith the necessary knowledge to keep the changes to a minimum.