焊接防溅剂和锰对焊缝组织影响
发布时间： 2013-1-16 15:20:53
含锰量对焊缝组织的影响
多层焊时，在厚度方向上每一道焊缝都包括3个结晶区域，即柱状晶区、重结晶的粗晶区和细晶区。在冲击试样的中心处沿焊缝厚度方向测定了各晶区所占比例。
柱状晶区的宽度在层与层之间是变化的，但没有发现焊接防溅剂和锰对各晶区所占比例有影响。在所采用的焊接防溅剂焊接条件下，重结晶区（含粗晶区和细晶区）所占的比例达80%，柱状晶区仅占20%。盖面焊缝则例外，其柱状晶区占的比例大于重结晶区。
盖面焊缝组织变化。盖面焊接防溅剂焊缝的主要组织有先共析铁素体、侧板条铁素体和针状铁素体。随着含锰量的变化，这3种组织所占的比例也发生变化。随着含锰量的增加，先共析铁素体的数量明显减少，针状铁素体的数量显著增加，侧板条铁素体的数量稍有下降。另外，经测定，随着含锰量的增加，针状铁素体本身也逐渐变得更细小。
粗晶区组织变化。不同含锰条件下，粗晶区的组织是不相同的。该区域是原奥氏体晶粒尺寸，可以用先共析铁素体的分布位置来确定，但含锰低的焊条A例外。原奥氏体的晶粒是粗大的，该区具有粗晶特征。随着含锰量的增加，其组织被浸蚀得越来越暗，先共析铁素体的比例逐渐减少，其尺寸也变小。
细晶区组织变化。在放大630倍的条件下，对各焊接防溅剂焊缝细晶区进行了晶界线性截距测量。结果表明，在水平和垂直方向所测得的数值相近，说明细晶区的晶粒具有相当好的等轴性。焊缝含锰量与细晶区晶粒线性截距成平方根倒数的关系。可以看出，随着含锰量的增加，晶粒尺寸直线下降，即晶粒逐渐细化。
含锰量对焊缝力学性能影响
对拉伸性能的影响。在焊态和消除应力状态下(580℃×2h)，对各焊条和焊缝拉伸性能进行了测定。焊缝屈服强度和抗拉强度与含锰量之间的关系呈上升趋势的。不论是焊态还是消除应力状态，随着含锰量的增加，焊接防溅剂焊缝的屈服强度和抗拉强度均呈直线上升。
对冲击性能的影响。对焊态下和消除应力状态下的焊缝冲击吸收功分别进行了测定。含锰量变化时，焊态下和消除应力状态下冲击吸收功的变化规律是不一致。 焊态下，随着含锰量的增加，上平台冲击吸收功在降低，转变曲线向低温侧移动，直到含锰量为1.5%时转变温度降到最低值。若再增加猛，除了极低温时能提高下平台冲击吸收功外，无其他有利影响。
与焊态不同，在消除应力状态下，含锰量低时对冲击性能有好的作用，含锰量提高后反而有不利影响。应变时效处理（预变形10%，在250℃时效30min）对焊接防溅剂焊缝冲击吸收功有明显的损害作用。与不进行应变时效处理相比较，在较高温度下（例如-20℃）的冲击吸收功变化明显。
总的趋势是，含锰量越高，应变时效处理后的冲击吸收功也越高。应变时效引起的转变温度上升，随含锰量的增加而减小。在C-Mn系防飞溅剂焊缝中，应变时效引起冲击吸收功大幅度下降的主要原因，通常认为是溶解在焊缝中的氮起作用。
对COD值的影响。在实际工程中，当考虑焊接防溅剂焊接接头全厚度性能时，必须采用COD试验来评定焊缝对用途的透应性和确定允许的临界裂纹尺寸。本试验测定了焊态下各焊条的临界COD值。COD值的变化规律与焊态下冲击吸收功的变化规律一致，均在焊接防溅剂焊缝含锰量为1.5%时达到最佳值。但也许这种一致性只有在应变时效程度小时才适用。
综上所述，在焊缝中增加锰含量可发生下列变化：
①增加了针状铁素体的数量，同时相应减少了先共析铁素体和层状组分的数量；
②细化了焊接防溅剂焊缝的针状铁素体和粗晶区、细晶区的显微组织；
③每增加0.1%Mn焊缝的屈服强度和抗拉强度约提高10MPa；
④含1.5%Mn时焊态和消除应力状态下焊缝的冲击韧性为最佳；
⑤经应变时效焊缝的冲击性能，在含锰量较高时达到最佳值。
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本文参考《焊接材料手册》一书。
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