焊接防濺劑和錳對焊縫組織影響
發(fā)布時間： 2013-1-16 15:20:53
含錳量對焊縫組織的影響
多層焊時，在厚度方向上每一道焊縫都包括3個結晶區(qū)域，即柱狀晶區(qū)、重結晶的粗晶區(qū)和細晶區(qū)。在沖擊試樣的中心處沿焊縫厚度方向測定了各晶區(qū)所占比例。
柱狀晶區(qū)的寬度在層與層之間是變化的，但沒有發(fā)現焊接防濺劑和錳對各晶區(qū)所占比例有影響。在所采用的焊接防濺劑焊接條件下，重結晶區(qū)（含粗晶區(qū)和細晶區(qū)）所占的比例達80%，柱狀晶區(qū)僅占20%。蓋面焊縫則例外，其柱狀晶區(qū)占的比例大于重結晶區(qū)。
蓋面焊縫組織變化。蓋面焊接防濺劑焊縫的主要組織有先共析鐵素體、側板條鐵素體和針狀鐵素體。隨著含錳量的變化，這3種組織所占的比例也發(fā)生變化。隨著含錳量的增加，先共析鐵素體的數量明顯減少，針狀鐵素體的數量顯著增加，側板條鐵素體的數量稍有下降。另外，經測定，隨著含錳量的增加，針狀鐵素體本身也逐漸變得更細小。
粗晶區(qū)組織變化。不同含錳條件下，粗晶區(qū)的組織是不相同的。該區(qū)域是原奧氏體晶粒尺寸，可以用先共析鐵素體的分布位置來確定，但含錳低的焊條A例外。原奧氏體的晶粒是粗大的，該區(qū)具有粗晶特征。隨著含錳量的增加，其組織被浸蝕得越來越暗，先共析鐵素體的比例逐漸減少，其尺寸也變小。
細晶區(qū)組織變化。在放大630倍的條件下，對各焊接防濺劑焊縫細晶區(qū)進行了晶界線性截距測量。結果表明，在水平和垂直方向所測得的數值相近，說明細晶區(qū)的晶粒具有相當好的等軸性。焊縫含錳量與細晶區(qū)晶粒線性截距成平方根倒數的關系?？梢钥闯?，隨著含錳量的增加，晶粒尺寸直線下降，即晶粒逐漸細化。
含錳量對焊縫力學性能影響
對拉伸性能的影響。在焊態(tài)和消除應力狀態(tài)下(580℃×2h)，對各焊條和焊縫拉伸性能進行了測定。焊縫屈服強度和抗拉強度與含錳量之間的關系呈上升趨勢的。不論是焊態(tài)還是消除應力狀態(tài)，隨著含錳量的增加，焊接防濺劑焊縫的屈服強度和抗拉強度均呈直線上升。
對沖擊性能的影響。對焊態(tài)下和消除應力狀態(tài)下的焊縫沖擊吸收功分別進行了測定。含錳量變化時，焊態(tài)下和消除應力狀態(tài)下沖擊吸收功的變化規(guī)律是不一致。 焊態(tài)下，隨著含錳量的增加，上平臺沖擊吸收功在降低，轉變曲線向低溫側移動，直到含錳量為1.5%時轉變溫度降到最低值。若再增加猛，除了極低溫時能提高下平臺沖擊吸收功外，無其他有利影響。
與焊態(tài)不同，在消除應力狀態(tài)下，含錳量低時對沖擊性能有好的作用，含錳量提高后反而有不利影響。應變時效處理（預變形10%，在250℃時效30min）對焊接防濺劑焊縫沖擊吸收功有明顯的損害作用。與不進行應變時效處理相比較，在較高溫度下（例如-20℃）的沖擊吸收功變化明顯。
總的趨勢是，含錳量越高，應變時效處理后的沖擊吸收功也越高。應變時效引起的轉變溫度上升，隨含錳量的增加而減小。在C-Mn系防飛濺劑焊縫中，應變時效引起沖擊吸收功大幅度下降的主要原因，通常認為是溶解在焊縫中的氮起作用。
對COD值的影響。在實際工程中，當考慮焊接防濺劑焊接接頭全厚度性能時，必須采用COD試驗來評定焊縫對用途的透應性和確定允許的臨界裂紋尺寸。本試驗測定了焊態(tài)下各焊條的臨界COD值。COD值的變化規(guī)律與焊態(tài)下沖擊吸收功的變化規(guī)律一致，均在焊接防濺劑焊縫含錳量為1.5%時達到最佳值。但也許這種一致性只有在應變時效程度小時才適用。
綜上所述，在焊縫中增加錳含量可發(fā)生下列變化：
?、僭黾恿酸槧铊F素體的數量，同時相應減少了先共析鐵素體和層狀組分的數量；
?、诩毣撕附臃罏R劑焊縫的針狀鐵素體和粗晶區(qū)、細晶區(qū)的顯微組織；
③每增加0.1%Mn焊縫的屈服強度和抗拉強度約提高10MPa；
④含1.5%Mn時焊態(tài)和消除應力狀態(tài)下焊縫的沖擊韌性為最佳；
⑤經應變時效焊縫的沖擊性能，在含錳量較高時達到最佳值。
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本文參考《焊接材料手冊》一書。
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