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    焊絲中的合金元素在焊接過程中的影響

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    焊絲中的合金元素在焊接過程中的影響

    發布日期:2022-08-26 作者: 點擊:

      焊接是一項需要專業人員操作的工種,因為焊絲中有許多合金元素,在焊接過程中,需要了解焊絲和焊接材料的性能特點才能安全操作。焊接中的合金元素對焊接有哪些影響呢?

      CO2氣體保護焊鍍銅焊絲是一種高效、節能、節材的焊接材料,焊鋒成型美觀,適用于低碳鋼和低合金鋼的焊接。

      1、硅(Si)元素對焊接性有何影響?

      硅是焊絲中最常用的脫氧元素,它可以防止鐵與氧化合,并可在熔池中還原FeO。但是單獨用硅脫氧,生成的SiO2熔點高(約1710℃),且生成物的顆粒小,難以從熔池中浮出,易造成焊縫金屬夾渣。

      2、錳(Mn)元素對焊接性有何影響?

      錳的作用與硅相似,但脫氧能力比硅稍差一些。單獨用錳脫氧,生成的MnO密度較大(15.11g/cm3),也不易從溶池中浮出。在焊絲中含錳,除了脫氧作用外,還能和硫化合生成了硫化錳(MnS),并被除去(脫硫),故可降低由硫引起的熱裂紋的傾向。

      由于單獨用硅和錳脫氧,都難以除去脫氧的生成物。故目前多采用硅錳聯合脫氧,使生成的SiO2和MnO復合成硅酸鹽(MnO.SiO2)。MnO.SiO2的熔點低(約1270℃)且密度?。s3.6g/cm3),在熔池中能凝聚成大塊熔渣而浮出,達到良好的脫氧效果。

      錳也是鋼材中的重要合金元素,也是重要的淬透性元素,它對焊縫金屬的韌性有很大影響。

      當Mn含量<0.05%時焊縫金屬的韌性很高;

      當Mn含量>3%后又很脆;

      當Mn含量=0.6~1.8%時,焊縫金屬有較高的強度和韌性。

      3、硫(S)元素對焊接性有何影響?

      硫在鋼中常以硫化鐵的形式存在,并呈網狀分布在晶粒邊界,因而顯著地降低鋼的韌性。鐵加硫化鐵的共晶溫度較低(985℃),因此,在進行熱加工時,由于加工開始溫度一般為1150~1200℃,而鐵和硫化鐵共晶已經熔化,從而導致加工時開裂,這種現象就是所謂"硫的熱脆性"。硫的這種性質使鋼在焊接時產生熱裂紋。因此,一般在鋼中對硫的含量都嚴格加以控制。普通碳素鋼、優質碳素鋼以及高級優質鋼的主要區別就在于硫、磷含量的多少。

      前面提到,錳有脫硫作用,這是因為錳可與硫形成高熔點(1600℃)的硫化錳(MnS),它呈粒狀分布于晶粒內。在熱加工時,硫化錳有足夠的塑性,因而消除了硫的有害作用。因此鋼中保持一定的含錳量是有益的。

      4、磷(P)元素對焊接性有何影響?

      磷在鋼中能全部溶于鐵素體內。它對鋼的強化作用僅次于碳,使鋼的強度和硬度增加,磷能提高鋼的抗腐蝕性能,而塑性和韌性則顯著降低。特別在低溫時影響更為嚴重,這稱為磷的冷跪傾向。故它對焊接不利,增加鋼的裂縫敏感性。作為雜質,磷在鋼中的含量也要加以限制。

      5、鉻(Cr)元素對焊接性有何影響?

      鉻能提高鋼的強度和硬度而塑性和韌性降低不大。鉻具有很強的耐蝕、耐酸的能力,所以奧氏體不銹鋼中一般都含有較多的鉻(13%以上)。鉻還具有很強的抗氧化能力和耐熱性。因此,鉻在耐熱鋼中應用也很廣,如12CrMo、15CrMo5CrMo等鋼中都含有一定量的鉻。

      鉻是奧氏體鋼的重要組成元素和鐵素體化的元素,它在合金鋼中能提高在高溫時的抗氧化能力和機械性能。在奧氏體不銹鋼中,當鉻鎳的總量為40%,Cr/Ni=1時,有熱裂縫傾向;當Cr/Ni=2.7時,就沒有熱裂縫傾向。所以一般18-8型鋼中Cr/Ni=2.2~2.3左右時,鉻在合金鋼中就容易產生碳化物,使合金鋼導熱變差,容易產生氧化鉻,使焊接造成困難。

      6、鋁(AI)元素對焊接性有何影響?

      鋁是強烈的脫氧元素之一,故用鋁作脫氧劑,不僅可少產生FeO,且易于使FeO還原,有效地抑制在熔池中產生的CO氣體的化學反應,提高抗CO氣孔的能力。另外,鋁還能和氮化合而起固氮作用,故也能減少氮氣孔。但是用鋁脫氧,生成的AI2O3熔點很高(約2050℃),以固態存在熔池中,容易引起焊縫夾渣。同時,含鋁的焊絲容易引起飛濺,鋁的含量過高還會降低焊縫金屬抗熱裂能力,因而焊絲中含鋁量必須嚴格控制,不宜過多。若在焊絲中含鋁量控制適當,則在焊縫金屬的硬度、屈服點、抗拉強度均稍有提高。

      7、鈦(Ti)元素對焊接性有何影響?

      鈦也是一種強烈的脫氧元素,且也能和氮化合成TiN而起固氮作用,提高焊縫金屬抗氮氣孔的能力。

      若Ti和B(硼)在焊縫組織中含量適當,可以使焊縫組織得到細化。

      8、鉬(Mo)元素對焊接性有何影響?

      鉬在合金鋼中能提高鋼的強度、硬度,細化晶粒,防止回火脆性和過熱傾向,提高高溫強度、蠕變強度及持久強度、含鉬小于0.6%時,可以提高塑性,減少產生裂紋的傾向,提高沖擊韌性。鉬有促進石墨化的傾向。故一般含鉬的耐熱鋼如16Mo、12CrMo、15CrMo等含鉬量約在0.5%左右。鉬在合金鋼中的含量在0.6~1.0%時,鉬會使合金鋼的塑性和韌性下降,增加合金鋼的淬火傾向。

      9、釩(V)元素對焊接性有何影響?

      釩可提高鋼的強度,細化晶粒,降低晶粒長大傾向,提高淬硬性。釩是較強烈的碳化物形成元素,所形成的碳化物在650℃以下都是穩定的。有時效硬化作用。釩的碳化物具有高溫穩定性,因而能提高鋼的高溫硬度。釩能夠改變碳化物在鋼中的分布狀況,但是釩容易生成難熔的氧化物,增加了氣焊和氣割的困難。一般焊縫中含釩量在0.11%左右時,可以起到固氮作用,變不利為有利。

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