由于低碳钢的含碳量较低，所以低碳钢焊缝固态相变后的结晶组织主要是铁素体加少量珠光体。铁素体一般是首先沿原奥氏体边界析出，这样就勾画出凝固组织的柱状晶轮廓，其晶粒十分粗大，甚至一部分铁素体还具有魏氏组织的形态。魏氏组织的特征是铁素体在奥氏体晶界呈网状析出，也可从奥氏体晶粒内部沿一定方向析出，具有长短不一的粗针状或条片状，直接插入珠光体晶粒之中。魏氏组织主要出现在晶粒粗大的过热的焊缝中（见图5-22），它的脆性较大，韧性差，在焊缝中不希望出现这种组织。
图5-22 低碳钢焊缝的魏氏组织
在多层焊的焊缝及经过热处理的焊缝金属中，由于焊缝受到了重复加热或二次加热，焊缝的性能将会得到改善。这时焊缝的组织是细小的铁素体和少量珠光体，并使柱状晶组织得到改善。一般使钢中柱状晶消失的临界温度在A3点以上20～30℃。图5-23为低碳钢焊缝柱状晶消失的临界温度与加热温度及加热时间的关系。由图可看出，约在900℃以上短时间加热，即可使柱状晶组织消失。
但是，多层焊时由于加热温度和时间不同，所以柱状晶消失的程度也不相同。由图5-24可见，低碳钢单层焊缝受不同温度的再加热时，柱状晶的细化程度不同，因而具有不同的冲击韧度。在900℃附近低碳钢的再加热效果最好，超过1100℃时则发生晶粒粗化；在600℃左右加热时，由于焊缝金属中的碳、氮元素发生时效而使冲击韧度下降。
图5-23 低碳钢单层焊缝柱状晶消失的临界温度(www.xing528.com)
图5-24 低碳钢单层焊缝再加热时的冲击韧度变化（20℃）
相同化学成分的焊缝金属，由于冷却速度不同，也会使焊缝的组织、性能有明显的变化。冷却速度越大，焊缝金属中的珠光体越多，晶粒越细化，硬度增高。低碳钢焊缝冷却速度对组织和硬度的影响见表5-3。
表5-3低碳钢焊缝冷速对组织和硬度的影响
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