铁素体—奥氏体异种钢接头界面组织及力学性能毕业论文 - 图文(3)

铁素体—奥氏体异种钢接头界面组织及力学性能

（3）节镍不锈钢 随着不锈钢产量的增加，镍的需求量不断扩大，近期将出现镍供应短缺的局面。在不降低其原有性能的情况下，降低不锈钢中镍的比例或采用其他元素替代镍，是一种切实可行的办法，在今后仍将受到重视和得到发展。如在高锰低镍200系列不锈钢中加入铜的研究就是一种

（4）高强度不锈钢 随着某些大型部件的发展和对构件轻量化的要求，对材料强度的要求也不断提高。把合金化，特别是微合金化和高纯度、高均匀性精炼、铸造技术和超细组织控制技术等结合起来发展良好强韧性、耐蚀性和工艺性结合的新材料是高强度不锈钢今后发展的主要方向 （5）耐热[8

～9]

和抗氧化不锈钢 对宇宙的探索不断深入，促进了航天和航空

业的发展。由于航空和航天行业的特殊要求，需要能经受高温高热的材料。对不锈钢材料进行耐热和抗氧化的研究是一个重要的方向，可拓展材料的应用，促进材料的发展。

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2 不锈钢的焊接性能与工艺

2.1 不锈钢的焊接工艺

不锈钢最常用的焊接方法是手工焊（MMA），其次是金属极气体保护焊（MIG/MAG）和钨极惰性气体保护焊（TIG）。

（1）通常焊前准备：

① 4mm以下的厚度不用开破口，直接焊接，单面一次焊透 ② 4到6mm厚度对接焊缝可采用不开破口接头双面焊 ③ 6mm以上，一般开V或U，X形坡口

其次：对焊件，填充焊丝进行除油和去氧化皮。以保证焊接质量

（2）焊接参数[10～12]：包括焊接电流，钨极直径，弧长，电弧电压，焊接速度，保护气流，喷嘴直径等。

① 焊接电流是决定焊缝成形的关键因素。通常根据焊件材料，厚度，及坡口形状来决定的

② 焊弧和电弧电压，弧长范围约0.5到3mm，对应的电弧电压为8～10V ③ 焊极直径根据焊接电流大小决定，电流越大，直径也越大

④ 焊速：选择时要考虑到电流大小，焊件材料敏感度，焊接位置及操作方式等因素决定

由于本实验主要采用的是手工焊，所以接下来主要介绍手工焊及焊接要点和注意事项。

2.1.1 手工焊（MMA）

手工焊是一种非常普遍的、易于使用的焊接方法。电弧的长度靠人的手进行调节，它决定于电焊条和工件之间缝隙的大小。同时，当作为电弧载体时，电焊条也是焊缝填充材料。

这种焊接方法很简单，可以用来焊接几乎所有材料。对于室外使用，它有很好的适应性，即使在水下使用也没问题。在电极焊中，电弧长度决定于人的手：当你改变电极与工件的缝隙时，也就改变了电弧的长度，在大多数情况下，焊接

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采用直流电，电极既作为电弧载体，同时也作为焊缝填充材料。电极由合金或非合金金属芯丝和焊条药皮组成，这层药皮保护焊缝不受空气的侵害，同时稳定电弧，它还引起渣层的形成，保护焊缝使它成型。电焊条既可以是钛型焊条，也可以是碱性的，这决定于药皮的厚度和成分。钛型焊条易于焊接，焊缝扁平美观，且焊渣易于去除。如果焊条贮存时间长，必须重新烘烤，因为来自空气的潮气会很快在焊条中积聚。

不锈钢药芯焊丝焊接要点及注意事项：

（1）采用平特性焊接电源，直流焊接时采用反极性。使用一般的CO2焊机就可以施焊，但送丝轮的压力请稍调松

（2）干伸长度：一般的焊接电流为250A以下时约15mm，250A以上时约20～25mm较为合适

（3）焊嘴与工件间的距离以15～25mm为宜

（4）保护气体一般为二氧化碳气体，气体流量以20～25L/min较适宜。

2.1.2 常见焊接缺陷类型产生原因与防止措施

（1）焊缝尺寸不符合要求

角焊缝的K值不等：一般发生在角平焊，也称偏下。偏下或焊缝没有圆滑过渡会引起应力集中，容易产生焊接裂纹。焊条角度问题，应该考虑铁水瘦重力影响问题。许多教授在编写教材注重理论性而忽略实用性。焊条角度适当上抬，48/42度合适。另外，在K值要求较大时，尽量采用斜圆圈型运条方法。

焊缝高低不一致：与焊接速度不均匀有关外，与弧长变化有关。所以采用均匀的焊接速度、保持一定的弧长，是防止焊缝高低不一致的有效措施。

焊缝宽窄不一致：一是运条速度不均匀，忽快忽慢所致；二是坡口宽度不均匀，焊接时没有进行调整。三是在熔池边缘停留时间不均匀。所以焊接时焊接速度均匀、考虑坡口宽度、熔池边缘停留时间合适。

弧坑：息弧时过快。与焊接电流过大、收弧方法不当有关。平焊缝可以采用多种收弧方法，例如回焊法、画圈法、反复息弧法。立对接、立角焊采用反复息弧法，减小焊接电流法。

焊缝尺寸不符合要求：在凸起时应力集中，产生裂纹；在焊缝尺寸不足时，

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降低承载能力；所以在焊接前尽量预防，在焊接中尽量防止，在焊接以后及时修补，保证焊缝尺寸符合施工图纸要求。 （2）未焊透与未熔合

未焊透一般产生在坡口根部，与埋弧焊偏丝、焊接电流过小、焊接速度快、坡口角度过小、反面清根不彻底。未熔合一般产生在坡口边缘，与电弧在坡口边缘停留时间短、清渣不够、焊接电流过小、焊接速度过快有关。未焊透在X光底片上呈现一道黑直线，未熔合表现为断续的黑直线。未焊透与未熔合都是不能允许的焊接缺陷，这会降低结构力学性能，特别是在冲击载荷、动载荷作用下会产生结构断裂。 （3）夹渣

夹渣是非金属化合物在焊接熔池冷却没有及时上浮而被封闭在焊缝内，所以与清渣不够、打底层、填充层的成型太差、焊条角度没有进行调整而及时对准坡口两个死角，焊接速度过快、焊接电流过小、非正规的运条方法，没有分清铁水与熔渣，保持熔池的净化氛围。平对接采用合适推渣动作，分清铁水与熔池，焊条角度特别重要。最容易产生夹渣的部位是：平对接各层、填充层与打底层结合部的两个死角，横对接打底层、填充层的最上部的夹角，仰对接的坡口边缘。实际就是焊缝成型没有实现略凹、或平，而特别容易形成过凸的成型所致。夹渣会降低焊缝有效截面使用性能，也容易产生裂纹等其他缺陷，影响焊缝的致密性。 （4）咬边与漏边

如果焊接电弧在坡口边缘停留时间过少而没有及时进行铁水的补充，留下的缺口就是咬边。所以焊接电弧一定在坡口边缘多做停留，焊接电流适当减少、焊条角度随焊条摆动而正确调整，让焊接电弧轴线始终对准坡口两边的夹角，特别是盖面层非常重要。如果焊接电弧没有到达坡口边缘，焊缝容易产生不是咬边而是漏边。所以防止漏边产生最重要的是焊接电弧一定过坡口边1～2mm，稍作停留，防止咬边产生。 （5）裂纹

焊接裂纹是焊缝中不能允许的焊接缺陷。可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹与层状撕裂等。热裂纹与冷裂纹的不同之处：产生的时间与部位不同：热裂纹一般产生在焊接过程中，焊道上，冷裂纹一般产生在焊接以后，乃至数年，焊道到母材延伸。形成形状与颜色不同：热裂纹一般是沿晶间开裂呈锯齿形，有氧化色

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彩；冷裂纹是沿晶间与晶内开裂，呈曲折形状，没有氧化色彩，呈现金属光泽。

裂纹产生[12]与金属种类有关：一般低碳钢不容易产生裂纹，包括热裂纹与冷裂纹。低合金高强度钢容易产生冷裂纹，对热裂纹敏感性小。不锈钢恰恰相反，特别容易产生热裂纹，而对冷裂纹敏感性小。裂纹产生与金属焊接性有关。金属焊接性越好，越不容易产生裂纹。焊接性越差，容易产生裂纹。例如铸铁、铜合金。

防止方法：针对不同的金属焊接采用不同的焊接方法、工艺措施。例如焊接Q345采用合适焊接线能量、预热、保持层间温度、焊后热处理等措施防止冷裂纹产生；而在焊接不锈钢时，则采用限制焊接电流等焊接工艺规范，采用小摆动、控制层间温度，采用退火焊道布置、敲击、防止弧坑裂纹与结晶裂纹。一般来说防止热裂纹的措施是：采用含硫量≤0.030% 含碳量≤0.15% 含锰量≤2.5%的、加入TI 、LV的变质剂、形成双相组织的焊丝与焊条；严格控制焊接工艺参数，选择合适的焊缝成型系数，合理的焊接顺序与方向，采用小电流与多层多道焊等工艺措施，采用预热与缓冷等减少焊接应力的方法。

防止冷裂纹的措施是：选用低氢型焊条、防止焊条受潮、清理焊接坡口的杂质，减少氢的来源；采用预热、控制层间温度、后热、焊后热处理、合理的装焊顺序和焊接方向。改善焊接结构的应力状态。

防止再热裂纹措施：选用低强度高塑性焊条、适当提高线能量、采用较高预热温度、合理选择消除应力处理温度，避免600℃敏感温度，减少咬边等焊接缺陷。

（6）气孔的种类、产生原因与防止措施

定义：气孔是焊接熔池凝固时没有及时析出而残留在焊缝中形成的空穴。 类型：一般容易产生氢气孔、氮气孔、CO气孔。单个气孔、密集气孔、链状气孔、缩孔等类型。

气孔的判别：H气孔一般产生在焊缝表面，断面为旋涡状，表面为喇叭型，CO气孔沿结晶方向分布。N气孔分布焊缝表面，蜂窝状出现。

原因与防止措施：焊条种类不同，产生气孔倾向不同，碱性焊条容易产生气孔，特别是对油、锈、水敏感。在焊接前焊条要进行烘干，保温2小时，一次领用量不超过4小时，采用保温桶。焊缝与坡口要求打磨干净，短弧焊接，引弧与息弧特别注意避免气孔产生。

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