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焊絲中所含金屬元素對焊接質量的影響

用於焊接含有Si、Mn、S、P、Cr、Al、Ti、Mo、V等合金元素的焊絲。這些合金元素對焊接性能的影響如下:

焊絲中所含金屬元素對焊接質量的影響

矽(Si)

矽是焊絲中最常用的脫氧元素,它能防止鐵與氧化結合,並能還原熔池中的FeO。但如果單獨採用矽脫氧,生成的SiO2熔點較高(約1710℃),生成的顆粒較小,難以從熔池中浮出,易造成熔池夾渣。焊接金屬。

錳(Mn)

錳的作用與硅相似,但其脫氧能力比矽稍差。單獨採用錳脫氧,生成的MnO密度較高(15.11g/cm3),且不易從熔池中浮出。焊絲中所含的錳,除了脫氧外,還可以與硫結合形成硫化錳(MnS),並被除去(脫硫),因此可以減少因硫引起的熱裂紋傾向。由於單獨使用矽和錳進行脫氧,脫氧產物很難去除。因此,目前多采用矽錳聯合脫氧,使生成的SiO2與MnO複合成矽酸鹽(MnO·SiO2)。MnO·SiO2熔點低(約1270℃),密度低(約3.6g/cm3),在熔池中能凝結成大塊渣並上浮,達到良好的脫氧效果。錳也是鋼中重要的合金元素和重要的淬透性元素,對焊縫金屬的韌性影響很大。當Mn含量小於0.05%時,焊縫金屬的韌性很高;當Mn含量大於3%時,很脆;當Mn含量為0.6-1.8%時,焊縫金屬具有較高的強度和韌性。

硫(S)

硫在鋼中常以硫化鐵的形式存在,並以網狀分佈在晶界中,從而顯著降低鋼的韌性。鐵加硫化鐵的共晶溫度較低(985°C)。因此,在熱加工時,由於加工開始溫度一般為1150-1200℃,鐵和硫化鐵的共晶已熔化,導致加工時產生裂紋,這種現象就是所謂的“硫熱脆化” 。硫的這種特性導致鋼在焊接過程中產生熱裂紋。因此,一般嚴格控製鋼中硫的含量。普通碳素鋼、優質碳素鋼和先進優質鋼的主要區別在於硫、磷的含量。前面提到,錳具有脫硫作用,因為錳能與硫形成高熔點(1600℃)的硫化錳(MnS),以顆粒狀分佈在晶粒中。熱加工時,硫化錳具有足夠的塑性,從而消除了硫的有害作用。因此,鋼中保持一定量的錳是有利的。

磷(P)

磷能完全溶解在鋼中的鐵素體中。它對鋼的強化作用僅次於碳,增加鋼的強度和硬度。磷能提高鋼的耐蝕性,但塑性和韌性顯著降低。特別是在低溫下,影響更為嚴重,稱為磷的冷跪傾向。因此,不利於焊接並增加鋼材的裂紋敏感性。作為雜質,鋼中磷的含量也應受到限制。

鉻 (Cr)

鉻能提高鋼的強度和硬度而不降低塑性和韌性。鉻具有較強的耐腐蝕性和耐酸性,因此奧氏體不銹鋼一般含鉻量較多(13%以上)。鉻還具有很強的抗氧化性和耐熱性。因此,鉻在耐熱鋼中也得到廣泛應用,如12CrMo、15CrMo、5CrMo等。鋼中含有一定量的鉻[7]。鉻是奧氏體鋼的重要組成元素,也是鐵素體化元素,能提高合金鋼的抗氧化能力和高溫力學性能。奧氏體不銹鋼中,鉻、鎳總量為40%時,Cr/Ni=1時,有熱裂傾向;當Cr/Ni=2.7時,無熱裂傾向。因此,一般18-8鋼中Cr/Ni=2.2~2.3時,鉻在合金鋼中易產生碳化物,使合金鋼的導熱變差,且易產生氧化鉻,使焊接困難。

鋁 (AI)

鋁是強脫氧元素之一,因此用鋁作為脫氧劑不僅可以產生較少的FeO,而且容易還原FeO,有效抑制熔池中生成的CO氣體的化學反應,提高抗CO能力毛孔。另外,鋁還可以與氮結合,固定氮,因此也可以減少氮氣孔。但用鋁脫氧,生成的Al2O3熔點較高(約2050℃),並以固態存在於熔池中,容易造成焊縫夾渣。同時,含鋁的焊絲容易引起飛濺,且含鋁量高還會降低焊縫金屬的抗熱裂性能,因此焊絲中的鋁含量必須嚴格控制,不宜過高。很多。如果焊絲中鋁含量控制得當,焊縫金屬的硬度、屈服點和抗拉強度都會略有提高。

鈦(Ti)

鈦還是強脫氧元素,還可以與氮合成TiN來固定氮,提高焊縫金屬抵抗氮氣孔的能力。如果焊縫組織中Ti和B(硼)的含量合適,可以細化焊縫組織。

鉬(Mo)

合金鋼中的鉬可提高鋼的強度和硬度,細化晶粒,防止回火脆性和過熱傾向,提高高溫強度、蠕變強度和持久強度,當鉬含量小於0.6%時,可提高塑性,降低裂紋傾向並提高衝擊韌性。鉬傾向於促進石墨化。因此,一般含鉬耐熱鋼如16Mo、12CrMo、15CrMo等含鉬量在0.5%左右。當合金鋼中鉬含量為0.6-1.0%時,鉬會降低合金鋼的塑性和韌性,增加合金鋼的淬火傾向。

釩 (V)

釩能提高鋼的強度,細化晶粒,減少晶粒長大傾向,提高淬透性。釩是較強的碳化物形成元素,形成的碳化物在650℃以下穩定。時效硬化效果。碳化釩具有高溫穩定性,可以提高鋼的高溫硬度。釩能改變鋼中碳化物的分佈,但釩易形成難熔氧化物,增加氣焊、氣割的難度。一般焊縫含釩量在0.11%左右時,即可起到固氮作用,化不利為有利。


發佈時間:2023年3月22日