焊接線能量對低合金鋼焊縫組織和性能影響
發(fā)布時間： 2013-10-18 9:10:06
線能量對焊縫組織的影響
線能量對蓋面焊縫組織的影響。低倍檢驗結(jié)果表明，隨著焊接線能量的增加，柱狀晶區(qū)所占的寬度增大，每一柱晶的尺寸也增大。蓋面焊縫的組織有先共析鐵素體、側(cè)板條鐵素體和針狀鐵素體。隨著線能量的增加，先共析鐵素體數(shù)量增多，針狀鐵素體數(shù)量減少。這是因為冷卻速度減少。這是因為冷卻速度減小，有利于高溫下的相變進行。另外，因冷卻速度減小，較低溫度下生成的針狀鐵素體也逐漸粗化。
線能量對重結(jié)晶區(qū)焊接組織的影響。重結(jié)晶區(qū)指的是蓋面焊縫下面焊道經(jīng)過蓋面焊縫再加熱而發(fā)生重結(jié)晶的區(qū)域。該區(qū)域包括兩部分，即粗晶部分和細(xì)晶部分。隨著線能量的增加，粗晶部分的原奧氏體晶粒更加粗大，粗晶部分的寬度增大，晶界先共析鐵素體尺寸增大，數(shù)量增多；并有側(cè)板條鐵素體出現(xiàn)；晶內(nèi)針狀鐵素體的尺寸也有長大。
細(xì)晶部分的晶粒尺寸也隨線能量的增加而增大。線能量為6KJ/cm時，其組織主要是鐵素體，呈等軸晶存在。線能量為43KJ/cm時，由于冷卻速度很慢，其組織為鐵素體加珠光體，鐵素體的晶粒尺寸也明顯長大。
綜上試驗結(jié)果表明，隨著焊接線能量的增加，蓋面焊縫中柱狀晶的平均寬度增加，先共析鐵素體的數(shù)量增加，針狀鐵素體的數(shù)量減少；針狀鐵素體的晶粒尺寸也增加。在重結(jié)晶的焊縫部分，隨著線能量的增加，粗晶區(qū)的原奧氏體晶粒更粗大，先共析鐵素體的尺寸長大，數(shù)量增多；細(xì)晶區(qū)的鐵素體晶粒尺寸也有長大，珠光體的數(shù)量明顯增多。
線能量對焊縫力學(xué)性能的影響
線能量對拉伸性能的影響。不同含猛量的焊縫，隨著線能量的增加，其屈服強度和抗拉強度均呈下降趨勢。就中等含錳量的焊縫而言，線能量從6KJ/cm增加到43KJ/cm后，其屈服強度下降100MPa。
通常，隨著線能量的增加，Mn的強化作用會逐漸減弱。對于最小和最大線能量條件下，每增加0.1%Mn，焊縫抗拉強度分別增加10MPa和7MPa。
線能量對沖擊性能的影響。以沖擊吸收功100J和28J作為上平臺和下平臺沖擊吸收功，那么通過焊接線能量與上、下平臺沖擊溫度的關(guān)系可以看出，線能量為20KJ/cm時上、下平臺溫度均最低，線能量太小或太大均對提高焊縫韌性不利。從含Mn量的影響來分析，不論在哪一個線能量下，含Mn量為1.4%時的上、下平臺溫度最低。含Mn量低于0.7%時或高于1.6%對改善焊縫韌性都是無益的。
從每層的焊道數(shù)多少來比較，每層2道的情況下焊縫韌性最高，這時沖擊缺口位于兩道焊縫的搭接區(qū)，該區(qū)全部發(fā)生了重結(jié)晶，無柱狀晶區(qū)存在。每層3道的時候焊縫韌性下降，因為這時沖擊缺口位置約有25%的柱狀晶存在；無柱狀晶的搭接位置約在缺口兩側(cè)3mm的地方。
為了比較缺口位置對100J的沖擊試驗溫度，對于每層2道和3道的焊縫，分別將沖擊缺口置于中心和偏移3mm。通過試驗結(jié)果可知，當(dāng)缺口開在全部重結(jié)晶區(qū)時(偏移中心3mm)，線能量較低條件下(10KJ/cm)韌性更好。因此，從整個接頭性能考慮，最好采用常規(guī)的窄道工藝施焊，以不擺動為宜。當(dāng)然也不推薦太快的焊速施焊，否則會有大量的硅和氧過渡到焊縫，使焊縫韌性下降；但也不允許焊速太慢，那樣會引起晶粒粗大，導(dǎo)致韌性大幅度下降。
本文參考《焊接材料手冊》一書。
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