陳 辰
(青海高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院,青海 海東 810700)
本次試驗(yàn)選用母材為200mm×100mm×12mm的45鋼鋼板,選用焊芯材料為H08A,其板材和焊芯的化學(xué)成分見表1;本試驗(yàn)藥皮的配料主要有水玻璃、大理石、鈦鐵礦、長(zhǎng)石、云母、金紅石、海泡石、鈦白粉、錳鐵。
首先依照結(jié)構(gòu)鋼焊條參考配方,見表2。配制成藥皮質(zhì)量系數(shù)分別為20%、50%和80%的焊條,共3根,并進(jìn)行焊接,通過在焊接過程中的工藝性能、顯微組織、硬度等,確定最優(yōu)藥品質(zhì)量系數(shù)。
將3根φ3.2mm的焊芯打磨干凈,用天平稱取其重量,取平均值得到焊絲重量為36.4g,按照藥皮質(zhì)量系數(shù)配制好藥粉,將藥粉倒入瓷缽并用磁棒攪拌均勻,覆蓋在焊絲表面,將搓制完成的焊條按照順序編號(hào)放置在干燥處晾干。
如表3所示,在45鋼試樣上進(jìn)行堆焊時(shí),不同藥皮質(zhì)量系數(shù)對(duì)J422焊條工藝性的影響。
從表3中可以看出,在其他條件一定的情況下,當(dāng)藥皮質(zhì)量系數(shù)為50%,焊條的引弧性、穩(wěn)弧性最好,飛濺小,脫渣性好,利于施焊者施焊,并且焊縫成形美觀。當(dāng)藥皮質(zhì)量系數(shù)為20%時(shí),焊條的引弧性和穩(wěn)弧形較差,難于施焊。焊接渣覆蓋率差,焊縫成形差,焊接質(zhì)量和效率都很低。當(dāng)藥皮質(zhì)量系數(shù)為80%,飛濺大,脫渣性差。綜合考慮藥皮質(zhì)量系數(shù)為50%工藝性能最優(yōu)。
由表4可知焊縫區(qū)硬度在藥皮質(zhì)量系數(shù)為50%的時(shí)候最大,藥皮質(zhì)量系數(shù)為20%和80%相差不多。當(dāng)藥皮質(zhì)量系數(shù)為50%時(shí)焊接接頭的熱影響區(qū)硬度最大,當(dāng)藥皮質(zhì)量系數(shù)為80%時(shí)焊接接頭的熱影響區(qū)硬度值最小。綜上所述,當(dāng)藥皮質(zhì)量系數(shù)為50%時(shí),焊縫區(qū)和熱影響區(qū)的硬度值達(dá)到最大,此時(shí)45鋼焊接接頭具有最優(yōu)的力學(xué)性能。
表1 45鋼化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)ω(%)
表2 J422焊條參考配方
表3 不同藥皮質(zhì)量系數(shù)對(duì)焊條工藝性的影響
表4 45鋼焊接接頭硬度值表(HRC)
由上述硬度分析可知,藥皮質(zhì)量系數(shù)為50%時(shí),45鋼焊接接頭的硬度值最大,此時(shí)焊接接頭具有最佳的工藝性能和力學(xué)性能。圖1和圖2分別為不同藥皮質(zhì)量系數(shù)在焊縫區(qū)和熱影響區(qū)的500倍的顯微組織。
根據(jù)圖1可知,在同一區(qū)域內(nèi),隨著藥皮質(zhì)量系數(shù)的增加,組織晶粒度逐漸變大,由單一的細(xì)晶狀白色鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏楣怏w組織,焊縫區(qū)應(yīng)該存在索氏體,所以硬度值較大。熔合區(qū)和熱影響區(qū)都分布著貝氏體、珠光體、高碳馬氏體。圖2可以觀察到熱影響區(qū)熔合線兩側(cè)組織差異很大,熱影響區(qū)比焊縫區(qū)存在更多的珠光體和馬氏體。藥皮質(zhì)量系數(shù)為50%時(shí),熔合線兩側(cè)組織均勻細(xì)密,熔合區(qū)組織存在較多的珠光體和貝氏體,高碳馬氏體較少,結(jié)合硬度分析可知,藥皮質(zhì)量系數(shù)為50%力學(xué)性能和組織最好。
圖1 不同藥皮質(zhì)量系數(shù)的焊縫區(qū)的顯微組織500×
圖2 不同藥皮質(zhì)量系數(shù)的熱影響區(qū)顯微組織 500×
由此可見,焊縫金屬在熔化焊時(shí),同樣經(jīng)歷重新熔化、結(jié)晶凝固、轉(zhuǎn)變過程,它的組織特征表現(xiàn)為鐵素體轉(zhuǎn)變成珠光體、馬氏體和貝氏體。在焊縫區(qū)堆焊金屬中組織成細(xì)條狀和塊狀分布;在熱影響區(qū),冷卻速度快組織的晶粒有所長(zhǎng)大。
綜上所述,藥皮質(zhì)量系數(shù)為50%時(shí),45鋼焊接接頭的工藝性和力學(xué)性能最優(yōu),因此最優(yōu)藥皮質(zhì)量系數(shù)選擇50%。
(1)在其它條件一定的情況下,當(dāng)藥皮質(zhì)量系數(shù)為50%,焊條的引弧性、穩(wěn)弧性最好,飛濺小,脫渣性好,利于施焊者施焊,并且焊縫成形美觀。
(2)焊縫區(qū)硬度在焊條藥皮質(zhì)量系數(shù)為50%的時(shí)候最大,藥皮質(zhì)量系數(shù)為20%和80%相差不多。藥皮質(zhì)量系數(shù)為50%時(shí),焊接接頭的熱影響區(qū)硬度較大,在熔合區(qū)和熱影響區(qū)則均勻的分布著珠光體、馬氏體,貝氏體等組織。當(dāng)藥皮質(zhì)量系數(shù)為50%時(shí),熔合線兩側(cè)組織均勻細(xì)密,存在較多的珠光體、鐵素體和貝氏體以及部分索氏體,藥皮質(zhì)量系數(shù)為50%,焊接接頭的力學(xué)性能最好,組織最均勻。