异种金属CO2气体保护焊接头的组织与性能研究(2)

Ｔａｂ．２

Ｔｅｍｉｌｅ

ｓｔｒｅｎｇｔＩｌｏｆｔｈｒｅｅｗｅｌｄｅｄｊｏｉｎｔｓ

Ｗｅｌｄｉｎｇ

径／ｍ埘

１．６

ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ

焊速

４．０４．５４．２

／Ａ１２５１１０１１５

／Ｖ／（１１１１１１ ｓ－Ｉ）２７２５２６

焊接接头Ｉ＂２一Ｑ２３５

Ｉ＂２．１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ

抗拉强度／ＭＰａ１６２。１５４，１６９，平均１６１．７２２０，２２５，２１０。平均２１８．３２９０．２７０，２８５，平均２８１．７

断裂部位Ｔ２侧ＨＡＺＴ２侧ＨＡＺＱ２３５侧母材

焊接接头Ｔ２一Ｑ２３５

Ｔ２．１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ

焊丝直焊丝伸出气体流量电流电压

长度／衄／（Ｌ ｍｍ。）

１０ｌＯｌＯ

１２１２１２

Ｑ２３５—１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ

１．６ｌ－６

Ｑ２３５—１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ

测得三种接头的显微硬度分布曲线如图ｌ所示。可见，几种接头焊缝金属区（ＷＭ）硬度均明显高于相应母材的硬度，各硬度曲线的变化趋势基本一致。分析其原因，焊缝区金属的硬度明显高于各自母材的硬

焊完后。在ＣＭＴ５１０５型微机控制电子万能试验机上测定接头的抗拉强度（加载１０ｋＮ。加载速度２ｒａｍ／ｒａｉｎ）．采用ＨＸＳ．１０００Ａ显微硬度计测定其显微硬度分布（加载１００９，加载时间１５ｓ，每个测量点均测三次，取平均值）；用ＭＭ６型光学金相显微镜观察接头过渡区的显微组织。采用Ｄ８Ａｄｖａｎｃｅ型Ｘ射线衍射仪测定焊缝的相结构组成。用Ｑｕａｎｔａ２００型扫描电镜观《热加工工艺》２０１０年第３９卷第０９期

度，这可能是由于焊缝区金属形成了固溶体，固溶体

中的溶质原子对基体金属产生了固溶强化作用。固溶体中的溶质原子溶于基体金属后引起晶格畸变。增加了位错运动的阻力，所以使焊缝金属的硬度提高。

１４７

金属铸锻焊技术《Ｃａｓｔｉｎｇ Ｆｏｒｇｉｎｇ Ｗｅｌｄｉｎｇ

５

４

２０１０年５月

强化效果还与形成固溶体的类型有关。Ｔ２—１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ焊缝中主要是＾ｙ．Ｆｅ和Ｃｕ，它们之间能形成有限固溶体，另外，还有部分Ｃｒ、Ｎｉ元素固溶在基体金属中，进一步强化了焊缝金属，所以其焊缝硬度最高。而Ｔ２一Ｑ２３５焊缝中主要是Ｏｔ—Ｆｅ和Ｃｕ之间产生的固溶强化，其它能起到固溶强化的合金元素

１

３

５

４

善越

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３

３

２２１

ｌ

７９ｌｌ１３１５１７１９２１２３２５２７２９

相对较少，所以硬度相对低一些。而Ｑ２３５．１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ焊缝金属中主要是Ｏｔ．Ｆｅ和１．Ｆｅ，另外有很少量的Ｎｉ和Ｃｒ产生固溶强化，故其硬度最低。

２．２接头微观组织

距离／ｍｍ

图ｌ接头显微硬度分布曲线

ＭｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｇｉＬｒｖｅｏｆｊｏｉｎｔｓ

Ｆｉｇ．１

此外。由图ｌ还可看出，几种接头焊缝金属的显微硬度值变化略有不同，Ｔ２．１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ的最高。其次是Ｔ２．Ｑ２３５焊缝。最低的是Ｑ２３５．ＩＣｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ焊缝，这可能是由于不同母材产生固溶强化的作用强弱不同所造成的。一般情况是，如果基体金属中溶质原子的原子分数越高。与基体金属原子尺寸和价电子数相差越大，则固溶强化效果越明显；此外，固溶

接头过渡区组织如图２所示。图２（ａ）中左侧为焊缝金属，逐步过渡到右侧Ｔ２母材；图２（ｂ）中上部为焊缝金属，逐步过渡到下部１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ母材：图２（ｃ）中左侧为１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ母材，逐步过渡到右侧焊缝金属区。从图２（ａ）可看出，Ｔ２．Ｑ２３５焊缝金属区组织主要为Ｏｔ＋ｅ（仅为Ｃｕ在Ｆｅ中的固溶体。８为Ｆｃ在中Ｃｕ的固溶体），晶粒细小均匀，母材紫铜靠

Ｆｉｇ．２

图２接头过渡区金相组织

Ｍｉｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｊｏｉｎｔｉｎｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｒｅｇｉｏｎ

近熔合线附近的晶粒明显变大。但未发现有气孔和微裂纹等缺陷。图２（ｂ）中Ｔ２．１ＣｒｌＳＮｉ９Ｔｉ焊缝金属区组织也主要为Ｏｔ＋８，接头熔合线附近存在细晶组织。说明两种母材之间合金元素发生明显互扩散，呈完全熔合状态，焊缝区组织也较为均匀，不过，在熔合线附近的ｌＣｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ侧有明显的树枝状晶粒区。与熔合线呈一定角度分布，尽管由于焊接热作用使得熔合线附近Ｔ２侧的晶粒有所长大，但在焊缝及热影响区中未发现有气孔、裂纹和夹渣等缺陷。Ｑ２３５．１Ｃｒｌ８．Ｎｉ９Ｔｉ接头的母材Ｑ２３５组织主要为铁素体Ｆ，并有少量的珠光体Ｐ，母材１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ组织为晶粒细小的奥氏体．在接头熔合线附近发现有极少量零星分布的小气孔，如图２（ｃ）所示，前述的拉伸试验表明，小气孔的存在并未对接头性能造成大的不利影响。

２．３接头相结构

所示。由图３（ａ）、（ｂ）可知。Ｔ２－Ｑ２３５、Ｔ２．１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ接头Ｃｕ的衍射峰均很高，Ｘ射线衍射强度大．说明接头中铜的含量较高，而铁的含量相对较低。另外，在Ｔ２．Ｑ２３５接头中含有Ｃｕ２０相．说明在焊接过程中有低熔点共晶形成的可能，但是．由于其衍射峰强度较低，含量很少，不会对接头性能产生大的不利影响；而在Ｔ２．１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ接头中应该不会有低熔点共晶形成。由图３（ｃ）可知，Ｑ２３５．１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ接头中主要含有Ｏｔ—Ｆｅ、Ｃｒ３Ｃ２和Ｙ—Ｆｅ等组成相，大部分Ｃｒ、Ｎｉ合金元素都固溶在了Ｆｅ中．只有少量的Ｃｒ未固溶其中。钢中的Ｃ与合金元素Ｃｒ形成铬的碳化物Ｃｒ；Ｃ：，有利于提高焊接接头的强度。

２．４接头拉伸断口形貌及微区成分

图４是Ｔ２．Ｑ２３５、Ｔ２．１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ接头的拉伸断口ＳＥＭ照片。可见，这两种接头的断裂区均有大量的韧窝存在，说明试样在断裂前发生了明显的塑性

Ｈｏｔ

测得三种接头焊缝的Ｘ射线衍射图谱如图３

ｌ铝

ＷｏｒｋｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

２０１０，Ｖ０１．３９，Ｎｏ．０９

上半月出版

Ｃａｓｔｉｎｇ Ｆｏｒｇｉｎｇ Ｗｅｌｄｉｎｇ《金属铸锻焊技术

（ａ）Ｔ２一Ｑ２３５

（ｃ）Ｑ２３５ １ＣｒｌＳＮｉ９Ｔｉ

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图３接头焊缝的ＸＲＤ图谱

ｒｉｇ．３

ＸＲＤ

ｐａＲｅｍｓｏｆｔｈｅｗｅｌｄｅｄｊｏｉｎｔｓ

数，采用Ｃ０２气体保护焊方法焊接异种金属Ｔ２一Ｑ２３５、Ｔ２．１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ和Ｑ２３５—１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ，获得的接头能够满足实际结构的使用要求。说明该焊接方法可行 …… 此处隐藏：1462字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……