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焊丝中所含金属元素对焊接质量的影响

用于焊接含有Si、Mn、S、P、Cr、Al、Ti、Mo、V等合金元素的焊丝。这些合金元素对焊接性能的影响如下:

焊丝中所含金属元素对焊接质量的影响

硅(Si)

硅是焊丝中最常用的脱氧元素,它能防止铁与氧化结合,并能还原熔池中的FeO。但如果单独采用硅脱氧,生成的SiO2熔点较高(约1710℃),生成的颗粒较小,难以从熔池中浮出,易造成熔池夹渣。焊接金属。

锰(Mn)

锰的作用与硅相似,但其脱氧能力比硅稍差。单独采用锰脱氧,生成的MnO密度较高(15.11g/cm3),且不易从熔池中浮出。焊丝中所含的锰,除了脱氧外,还可以与硫结合形成硫化锰(MnS),并被除去(脱硫),因此可以减少因硫引起的热裂纹倾向。由于单独使用硅和锰进行脱氧,脱氧产物很难去除。因此,目前多采用硅锰联合脱氧,使生成的SiO2与MnO复合成硅酸盐(MnO·SiO2)。MnO·SiO2熔点低(约1270℃),密度低(约3.6g/cm3),在熔池中能凝结成大块渣并上浮,达到良好的脱氧效果。锰也是钢中重要的合金元素和重要的淬透性元素,对焊缝金属的韧性影响很大。当Mn含量小于0.05%时,焊缝金属的韧性很高;当Mn含量大于3%时,很脆;当Mn含量为0.6-1.8%时,焊缝金属具有较高的强度和韧性。

硫(S)

硫在钢中常以硫化铁的形式存在,并以网状分布在晶界中,从而显着降低钢的韧性。铁加硫化铁的共晶温度较低(985°C)。因此,在热加工时,由于加工开始温度一般为1150-1200℃,铁和硫化铁的共晶已熔化,导致加工时产生裂纹,这种现象就是所谓的“硫热脆化” 。硫的这种特性导致钢在焊接过程中产生热裂纹。因此,一般严格控制钢中硫的含量。普通碳素钢、优质碳素钢和先进优质钢的主要区别在于硫、磷的含量。前面提到,锰具有脱硫作用,因为锰能与硫形成高熔点(1600℃)的硫化锰(MnS),以颗粒状分布在晶粒中。热加工时,硫化锰具有足够的塑性,从而消除了硫的有害作用。因此,钢中保持一定量的锰是有利的。

磷(P)

磷能完全溶解在钢中的铁素体中。它对钢的强化作用仅次于碳,增加钢的强度和硬度。磷能提高钢的耐蚀性,但塑性和韧性显着降低。特别是在低温下,影响更为严重,称为磷的冷跪倾向。因此,不利于焊接并增加钢材的裂纹敏感性。作为杂质,钢中磷的含量也应受到限制。

铬 (Cr)

铬能提高钢的强度和硬度而不降低塑性和韧性。铬具有较强的耐腐蚀性和耐酸性,因此奥氏体不锈钢一般含铬量较多(13%以上)。铬还具有很强的抗氧化性和耐热性。因此,铬在耐热钢中也得到广泛应用,如12CrMo、15CrMo、5CrMo等。钢中含有一定量的铬[7]。铬是奥氏体钢的重要组成元素,也是铁素体化元素,能提高合金钢的抗氧化能力和高温力学性能。奥氏体不锈钢中,铬、镍总量为40%时,Cr/Ni=1时,有热裂倾向;当Cr/Ni=2.7时,无热裂倾向。因此,一般18-8钢中Cr/Ni=2.2~2.3时,铬在合金钢中易产生碳化物,使合金钢的导热变差,且易产生氧化铬,使焊接困难。

铝 (AI)

铝是强脱氧元素之一,因此用铝作为脱氧剂不仅可以产生较少的FeO,而且容易还原FeO,有效抑制熔池中生成的CO气体的化学反应,提高抗CO能力毛孔。另外,铝还可以与氮结合,固定氮,因此也可以减少氮气孔。但用铝脱氧,生成的Al2O3熔点较高(约2050℃),并以固态存在于熔池中,容易造成焊缝夹渣。同时,含铝的焊丝容易引起飞溅,且含铝量高还会降低焊缝金属的抗热裂性能,因此焊丝中的铝含量必须严格控制,不宜过高。很多。如果焊丝中铝含量控制得当,焊缝金属的硬度、屈服点和抗拉强度都会略有提高。

钛(Ti)

钛还是强脱氧元素,还可以与氮合成TiN来固定氮,提高焊缝金属抵抗氮气孔的能力。如果焊缝组织中Ti和B(硼)的含量合适,可以细化焊缝组织。

钼(Mo)

合金钢中的钼可提高钢的强度和硬度,细化晶粒,防止回火脆性和过热倾向,提高高温强度、蠕变强度和持久强度,当钼含量小于0.6%时,可提高塑性,降低裂纹倾向并提高冲击韧性。钼倾向于促进石墨化。因此,一般含钼耐热钢如16Mo、12CrMo、15CrMo等含钼量在0.5%左右。当合金钢中钼含量为0.6-1.0%时,钼会降低合金钢的塑性和韧性,增加合金钢的淬火倾向。

钒 (V)

钒能提高钢的强度,细化晶粒,减少晶粒长大倾向,提高淬透性。钒是较强的碳化物形成元素,形成的碳化物在650℃以下稳定。时效硬化效果。碳化钒具有高温稳定性,可以提高钢的高温硬度。钒能改变钢中碳化物的分布,但钒易形成难熔氧化物,增加气焊、气割的难度。一般焊缝含钒量在0.11%左右时,即可起到固氮作用,化不利为有利。


发布时间:2023年3月22日