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影响焊接接头组织与性能的因素分析

影响焊接接头组织与性能的因素分析
1.材料的匹配
材料的匹配主要是指焊接材料(包括焊剂)的选用,焊接材料将直接影响接头的组织和性能。

通常情况下,焊缝金属的化学成分及力学性能与母材相近。

但考虑到铸态焊缝的特点和焊接应力的作用,焊缝的晶粒比较粗大并有存在偏析,产生裂纹、气孔和夹渣等焊接缺陷的可能性,因此常通过调整焊缝金属的化学成分以改善焊接接头的性能。

2. 指定母材和焊材时,焊接热输入量,焊接层数,道数,层间温度都有影响。

一般来说,热输入不要太大,焊接层数多一些,焊层偏薄一些,热输入量是指热源功率与焊接速度之比。

热输入量的大小,不仅影响过热区晶粒粗大的程度,而且直接影响到焊接热影响区的宽度。

热输入量越大,则焊接接头高温停留时间越长,过热区越宽,过热现象也越严重,晶粒也越粗大,因而塑性和韧性下降也越严重,甚至会造成冷脆。

因此,应尽量采用较小的热输入量,以减小过热区的宽度,降低晶粒长大的程度。

在低温钢焊接时尤为重要,应严格控制热输入量,防止晶粒粗化而降低低温冲击韧性。

3要控制好焊接的层间温度,层间温度主要影响的是相变区间,也就是说,不同的层间温度会造成不同的相变温度与相转变时间从而得到不同比例的相组织。

一般来说,层间温度过高,会使晶粒长大,强度指标会偏低。

低合金钢焊材的层间温度以控制在150℃±15℃为宜。

4另外每一焊道间一定要清理干净,见金属光泽。

如果是不锈钢,还应注意冷却速率,注意t-800/500区间不能停留太久。

5.熔合比
熔合比是指在焊缝金属中局部熔化的母材所占的比例。

熔合比对焊缝性能的影响与焊接材料和母材的化学成分有关。

当焊接材料与母材的化学成分基本相近且熔池保护良好时,熔合比对焊缝的熔合区的性能没有明显的影响。

当焊接材料与母材的化学成分不同时,如碳、合金元素和硫、磷等杂质元素的含量不同,那么,在焊缝中紧邻熔合区的部位化学成分变化比较大,变化的幅度与焊接材料同母材间化学成分的差异及熔合比有关。

化学成分相差越大,熔合比越大,则变化幅度也越大,不均匀程度及其范围也增加,从而使该区组织变得较为复杂,在一定条件下还会出现不利的组织带,导致性能大大下降。

在生产实践中,为了调节熔合比的大小,除了调节焊接线能量及其他工艺参数(如焊件预热温度、焊条直径等)以外,调节焊接坡口的大小,对熔合比有较大的影响。

因为不开坡口,熔合比最大;坡口越大,熔合比就越小。

6.焊接工艺方法
在选择焊接工艺方法时,应根据其对焊接接头组织和性能的影响,结合其他要求综合考虑。

7.焊后热处理
(1)消氢处理消氢处理主要是为了加速氢的扩散逸出,防止产生延迟裂纹。

其加热温度很低,不会使焊接接头的组织和性能发生变化。

(2)消除应力热处理消除应力热处理的主要目的是消除焊接拉伸残余应力,以保证结构使用时安全可靠。

(3)改善性能热处理
①对于低碳钢、不易淬火的低合金高强度钢、低温钢以及铁素体不锈钢,一般不需要进行焊后改善性能的热处理。

②对于易淬火的低合金高强度钢和耐热钢,为了改善焊接接头的性能,提高高温性能,焊后必须进行高温回火热处理,以消除淬硬组织,并得到回火组织。

③对于奥氏体不锈钢,为改善焊接接头的抗晶间腐蚀性能,可在焊后进行稳定化热处理(加热温度为850℃,保温2h后空冷),使碳化铬充分析出,铬得以充分扩散,消除贫铬层,从而提高抗晶间腐蚀的能力。

④对于铁素不锈钢,焊后经600℃以上短时加热后空冷,可消除475℃脆性;加热到930~980℃急冷,可消除σ相脆化,使焊接接头的性能得到改善。

⑤对于马氏体不锈钢,其焊缝和热影响区有强烈的淬硬倾向和冷裂倾向,含碳量较高时更为敏感。

焊后必须进行高温回火处理(回火温度一般为730~790℃之间)。

为获得具有足够韧性的细晶组织,高温回火前应使焊件冷却到150~120℃,保温2h,使奥氏体的主要部分转变为马氏体,然后及时进行高温回火处理。

若冷至室温再热处理,则有产生裂纹的危险,若热处理前初始温度过高,则会产生粗大的结晶组织。

综上所述,影响焊接接头组织和性能的因素很多,所以应采取合理的措施,使其组织和性能得以改善,并减小性能的不均匀程度,从而得到优质的焊接接头。

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