焊接飞溅与含碳量对高强度焊缝影响
发布时间： 2013-1-23 16:21:05
含碳量对焊缝组织的影响
随着含碳量的提高，针状铁素体增加，先共析铁素体减少。当含碳量达0.12%时，几乎得到100%的针状铁素体组织，这一变化规律与强度焊接飞溅的焊缝的变化规律相一致。在高强度焊接飞溅的焊缝中，由于镍的存在，进一步降低了先共析铁素体的比例。
钼对焊缝组织也有影响，中等含量时(≤0.5%)，钼能减少先共析铁素体的量，并增加针状铁素体的量。与低强度焊接飞溅焊缝不同的是，随着含碳量的增加，高强度焊缝中原奥氏体晶粒尺寸在增长，柱状晶的宽度随含碳量的增加而增大，其原因可能与C、Mn、Ni、Mo各元素的综合作用有关。
随着焊缝中含碳量的增加，冲击断口中柱状晶区的百分比在减少（0. 05%C例外），细晶区的百分比在增加。随着含碳量的增加，针状铁素体的长宽比也发生变化，并向板条间有碳化物析出的魏氏组织发展。具体地说，当含碳量达0.12%时，在重结晶的粗晶区和细晶区之间已没有明显差别。可以认为，碳在粗晶区中的作用是消除晶界铁素体，而在细晶区中的作用则是细化晶粒。
含碳量对焊缝性能的影响
含碳量对焊态和消除应力状态下焊接飞溅焊缝拉伸力学性能的影响可以看出，随着含碳量的增加，焊接飞溅焊态下焊缝金属的屈服强度和抗拉强度均有明显增加，但伸长率在逐渐下降。消除应力处理后，焊缝的屈服强度和抗拉强度都有一定程度的降低，但伸长率变化不大。
消除应力处理后临界脆性转变温度明显上升，即冲击韧性有较大损失。在所研究的成分范围内，含碳量为0.05%时可得到最好的冲击性能，增加含碳量将引起焊接飞溅焊缝韧性下降。
坡口形式对焊接飞溅焊缝韧性也有一定影响。采用单V形坡口时，由于母材的稀释和根部的动态应变时效作用，靠近V形坡口根部区域的焊缝韧性也有所降低。由于坡口的影响，焊缝的脆性转变温度可提高10～20℃；但消除应力处理可使脆性转变温度提高30-50℃。含碳0.05%时焊接防飞溅剂焊缝的COD值最高，随着含碳量的增加，COD值逐渐减小。试验结果表明，尽管COD值发生了较大变化，但从延性撕裂到解理断裂的断裂形式却变化很小。
综上所述，在高强度焊缝中增加碳可发生下列变化：①增加针状铁素体的比例，减少晶界铁素体的数量，在消除应力处理状态下碳化物数量会增多；②焊态下焊缝的硬度、屈服强度、抗拉强度均随含碳量的增加(0.05%～0.12%C)而提高，经消除应力处理后其值均有所降低；③焊态和消除应力状态下焊缝的夏比V形缺口冲击韧性均随含碳量的增加而减少；④含碳量为0.07%-0.10%焊缝在焊态和消除应力状态均可得到良好的强度与韧性的匹配，对于低温要求高韧性的结构，其焊缝含碳量应选在0.05%-0.07%范围内。
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本文参考《焊接材料手册》一书。
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