稀土元素对高强度钢焊缝组织和性能的影响
发布时间:2013-06-01 11:26
在低合金钢焊缝中，非金属夹杂物对接头的力学性能和抗裂性能有很大的影响。因此，在探索高强度钢焊接技术时，很有意义的工作之一是找出有效减少非金属夹杂物的方法，以减少其对焊缝性能和有害作用。
焊缝中的硫以薄膜或链的形状存在时，对韧性是有害的，通常成为显微热裂纹的发源地。减少非金属夹杂物危害作用的有效方法之一是向焊缝中过渡与硫有很大亲和力的稀土元素，它可以改变夹杂物的形状，数量及分布等，从而减少其对韧性和抗裂性的有害作用。
一.稀土对夹杂物和晶粒尺寸的影响
不加稀土和加入稀土的焊缝中夹杂物尺寸分布情况。在不加入稀土的焊缝中存在着铁盒猛的硫化物夹杂，大量的氧化物及尖角的硅夹杂物，但未发现氧硫化物夹杂。
在焊缝中加入稀土后，夹杂物即被细化又被球化，其尺寸波动也减少。如硫化物夹杂尺寸减小到14μm以下，氧化物夹杂尺寸均在6.5μm以下，硅夹杂物尺寸不超过10μm，还发现有少量的尺寸不大于12μm的痒硫化物夹杂物。
加入稀土的焊缝，夹杂物尺寸的峰值向较小尺寸一侧移动，但随着夹杂物尺寸的减少，其含量指数明显增加，曲线变徒。大量统计结果表明，加入稀土的成分及数量变化并未带来明显的影响。
由于加入稀土后非金属夹杂弥散分布，这也具有减少奥氏体晶粒尺寸的作用。随着稀土元素的加入，奥氏体晶粒尺寸逐渐减小。另外，奥氏体晶粒尺寸也趋于均匀化。
二.稀土对焊缝力学性能的影响
随着焊缝中稀土含量的增加，焊缝的抗拉强度和屈服强度均有提高。这是由于药皮中加入稀土后还原性增强，从而导致更多的C、Si和Mn元素进入焊缝中而引起的。随着强度的上升，焊缝塑性稍有下降。
随着稀土加入量的增加，焊缝韧性在较高温度下呈曲线变化，并有一最大值。曲线的上升部分，是由于夹杂物尺寸减少和球化，进而使晶粒细化所引起。进一步增加稀土含量后，随着晶格结构的稳定，冲击韧性也保持恒定；稀土含量更高时，有更多的碳和猛元素过渡到焊缝中，夹角形硅的夹杂物含量也增多，并导致冲击韧性下降。在较低温度下（-40℃，-70℃），随着稀土量的增加，冲击韧性逐渐下降，但比较缓慢。
本文参考《焊接材料手册》一书。 相关链接
