焊接飛濺與含碳量對高強度焊縫影響
發(fā)布時間： 2013-1-23 16:21:05
含碳量對焊縫組織的影響
隨著含碳量的提高，針狀鐵素體增加，先共析鐵素體減少。當含碳量達0.12%時，幾乎得到100%的針狀鐵素體組織，這一變化規(guī)律與強度焊接飛濺的焊縫的變化規(guī)律相一致。在高強度焊接飛濺的焊縫中，由于鎳的存在，進一步降低了先共析鐵素體的比例。
鉬對焊縫組織也有影響，中等含量時(≤0.5%)，鉬能減少先共析鐵素體的量，并增加針狀鐵素體的量。與低強度焊接飛濺焊縫不同的是，隨著含碳量的增加，高強度焊縫中原奧氏體晶粒尺寸在增長，柱狀晶的寬度隨含碳量的增加而增大，其原因可能與C、Mn、Ni、Mo各元素的綜合作用有關。
隨著焊縫中含碳量的增加，沖擊斷口中柱狀晶區(qū)的百分比在減少（0. 05%C例外），細晶區(qū)的百分比在增加。隨著含碳量的增加，針狀鐵素體的長寬比也發(fā)生變化，并向板條間有碳化物析出的魏氏組織發(fā)展。具體地說，當含碳量達0.12%時，在重結(jié)晶的粗晶區(qū)和細晶區(qū)之間已沒有明顯差別。可以認為，碳在粗晶區(qū)中的作用是消除晶界鐵素體，而在細晶區(qū)中的作用則是細化晶粒。
含碳量對焊縫性能的影響
含碳量對焊態(tài)和消除應力狀態(tài)下焊接飛濺焊縫拉伸力學性能的影響可以看出，隨著含碳量的增加，焊接飛濺焊態(tài)下焊縫金屬的屈服強度和抗拉強度均有明顯增加，但伸長率在逐漸下降。消除應力處理后，焊縫的屈服強度和抗拉強度都有一定程度的降低，但伸長率變化不大。
消除應力處理后臨界脆性轉(zhuǎn)變溫度明顯上升，即沖擊韌性有較大損失。在所研究的成分范圍內(nèi)，含碳量為0.05%時可得到最好的沖擊性能，增加含碳量將引起焊接飛濺焊縫韌性下降。
坡口形式對焊接飛濺焊縫韌性也有一定影響。采用單V形坡口時，由于母材的稀釋和根部的動態(tài)應變時效作用，靠近V形坡口根部區(qū)域的焊縫韌性也有所降低。由于坡口的影響，焊縫的脆性轉(zhuǎn)變溫度可提高10～20℃；但消除應力處理可使脆性轉(zhuǎn)變溫度提高30-50℃。含碳0.05%時焊接防飛濺劑焊縫的COD值最高，隨著含碳量的增加，COD值逐漸減小。試驗結(jié)果表明，盡管COD值發(fā)生了較大變化，但從延性撕裂到解理斷裂的斷裂形式卻變化很小。
綜上所述，在高強度焊縫中增加碳可發(fā)生下列變化：①增加針狀鐵素體的比例，減少晶界鐵素體的數(shù)量，在消除應力處理狀態(tài)下碳化物數(shù)量會增多；②焊態(tài)下焊縫的硬度、屈服強度、抗拉強度均隨含碳量的增加(0.05%～0.12%C)而提高，經(jīng)消除應力處理后其值均有所降低；③焊態(tài)和消除應力狀態(tài)下焊縫的夏比V形缺口沖擊韌性均隨含碳量的增加而減少；④含碳量為0.07%-0.10%焊縫在焊態(tài)和消除應力狀態(tài)均可得到良好的強度與韌性的匹配，對于低溫要求高韌性的結(jié)構(gòu)，其焊縫含碳量應選在0.05%-0.07%范圍內(nèi)。
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本文參考《焊接材料手冊》一書。
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