焊接防飞溅液和铜对焊缝的影响
发布时间:2013-03-20 21:55
含铜量对焊缝组织的影响
(1)焊态焊缝组织变化。
含铜焊缝组织的特点是含有高比例的针状铁素体(AF),且含铜量最低的焊缝的AF比例最高。铜对AF的主要影响是显著细化AF晶粒。随着含铜量的增加，晶界铁素体[PF(G)]和含有成排二次相的铁素体[PS(A)]均有增加。但在最高含铜量时，PF(G)和PS(A)均有减少。
焊接防飞溅液焊缝组织随含铜量的增加而细化，平均柱状晶宽度L以及粗晶区的平均原始奥氏体晶粒尺寸I随铜增加而减小。然而，细晶区的平均晶粒尺寸不大于0.66%Cu时几乎保持不变，而在1.4%Cu焊缝中明显减小。焊接防飞溅液焊缝中增加铜的另一个影响是提高二次相的体积分数，它们位于晶界和三晶粒交点上。细小晶界碳化物显而易见；铁素体晶粒之间的较大岛状物可能是马氏体、贝氏体或残余奥氏体。
含铜量不大于0.66%的焊态焊接防飞溅液焊缝中，在有限的区域内有少量铜析出物。在1.4%Cu焊缝中在某些区域有大量铜析出物。ε-Cu析出物呈不规则分布，形态和大小各异。粗大析出物(d≤30mm)呈球状，细小析出物(d≤10mm)呈板条状或针状。另外，在某些铁素体的晶界附近也有成排细小且有小间距的ε-Cu析出物。
(2)消除应力状态焊缝的组织变化。
消除应力处理对含铜焊接防飞溅液焊缝组织的主要影响是从马氏体、残余奥氏体中析出碳化物和沿晶界的碳化物薄膜球化。另外，在0.66%Cu焊缝的某些晶粒中的位错上有细小的ε-Cu析出物；在1.4%Cu焊缝中发展大量的ε-Cu析出物。这些析出物大部分于晶内沿错位析出，分布很不规则，呈球状。此外，还出现大量晶界析出物。后者是在焊态时形成而在随后消除应力处理中聚集长大。
(3)焊缝组织中的夹杂物。
由于焊缝中氧和硫的含量几乎相同，所以各种夹杂物体积分数和尺寸分布没有太大变化。大多数夹杂物的直径在200-600μm之间，少数(1.2%)夹杂物的直径在1000-1400μm之间，计算的平均直径为400μm。这些夹杂物的中心主要是硅锰酸盐。
含铜量对焊缝力学性能的影响
(1)对硬度的影响。
在焊态含铜量不大于0.19%时，铜对硬度没有影响；超过这个数量，其硬度增加。在1.4%Cu时得到最高硬度值。消除应力处理后，含0.02%Cu和0.66%Cu的盖面焊缝发生软化；含0.66%Cu焊接防飞溅液焊缝的重结晶区硬度比焊态高；含1.4%Cu焊缝的硬度全部都比焊态高。
(2)对拉伸性能的影响。
焊态和消除应力状态焊接防飞溅液焊缝的屈服强度和抗拉强度随含铜量的增加而稳定提高。与焊态焊缝相比，经消除应力处理后，含≤0.66%Cu焊缝的屈服强度稍有下降，而含1.4%Cu焊缝的屈服强度稍有提高。
(3)对冲击性能的影响。
焊态焊缝按100J冲击吸收功比较时，含0.19%Cu焊缝的韧性为最好；铜含量从0,02%增至0.66%时，其转变温度只变化10℃。含铜量超过0.35%焊接防飞溅液焊缝的平台冲击功有所下降。含1.4%Cu焊缝的韧性最差。与焊态焊缝比较，消除应力处理对含≤0.35%Cu焊缝的冲击性能没有明显影响，只有含0.11%Cu焊缝的上平台冲击功稍有改进。含0.66%Cu焊缝的曲线稍稍向较高温度方向移动。从总体(焊态和消除应力状态)来看，含1.4%Cu的消除应力焊缝的韧性为最差。
综上所述，在焊接防飞溅液焊缝中增加铜后将发生下列变化：①细化组织；②增加二次相的体积分数；③消除应力处理导致弹化物析出和球出、ε-Cu析出；④提高硬度、屈服硬度和抗拉强度，在消除应力时，1.4%Cu焊缝得到最高值；⑤焊缝的夏比冲击韧性在0.66%Cu以内几乎保持不变，但1.4%Cu时明显降低；⑥消除应力后1.4%Cu焊缝的冲击性能最差。
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本文参考《焊接材料手册》一书。 相关链接
