低碳钢芯奥氏体不锈钢代用焊条的研究(图)

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1、低碳钢芯奥氏体不锈钢代用焊条的研究(图)

2、第1表1焊条药皮配方(质量分数,%)1.2焊接工艺性能及焊缝金属成分、组织　　按表1所设计的试验焊条在m低碳钢H08E作焊芯时,不同药皮厚度的焊条焊缝金属中主要合金元素含量(质量分数)及合金过渡系数如表2所示。可见,当药皮中合金元素含量一定时,合金过渡系数随焊条药皮厚度的增加而增加,这是由于药皮厚度增加后,能被过渡的金属含量增加了,同时,较厚的药皮也加强了对焊接熔池的保护,从而减少了合金的烧损,提高了合金过渡系数。但药皮过厚,过渡系数不再明显提高,焊接工艺性能却明显变差,当焊条外

3、径为7.00mm时,焊缝金属中Cr、Ni、Nb含量已能满足要求,故选定焊条外径为7.00mm的焊条再进一步做其它试验。表2合金过渡系数2.2焊缝金属的化学成分　　外径7.00mm试验焊条焊缝金属的化学成分如表3所示,其成分与A132不锈钢焊缝金属成分相当,能满足不锈钢“低碳高铬”的要求,由于碳在不锈钢焊缝中会与铬形成碳化物导致焊缝金属晶界贫铬而降低钢的耐腐蚀性。因此,用H08E作不锈钢焊条焊芯时(其碳含量高于铬镍不锈钢焊芯),要另外添加其它合金元素用来固定焊缝中的碳。一般以添加钛、铌为宜[2,4]。本试验中使用的金属铌亦

4、得到了较高的过渡系数。铌与碳结合生成铌的碳化物能固定焊缝金属中碳。表3试验焊条与Al32焊条焊缝金属化学成分(质量分数,%)　　要保证焊缝金属有足够的铬、镍含量,必须保证焊条药皮的铬镍含量足够高,而且施焊时,能有相当比例合金过渡到焊缝金属中。当药皮中合金元素一定时,合金的过渡系数随焊条药皮厚度的增加而增加[2]。此外,药皮渣系应有利于合金元素的过渡。选择碱性强的渣系有利于合金的过渡,但会导致焊接工艺性能的下降,故本试验还是选择了酸性较强的钛钙型渣系。由表3可见,焊缝金属化学成分已相当于A132焊条焊缝金属成分,能满足不锈

5、钢焊条的要求。2.3焊缝成形及熔敷效率　　由于焊条药皮中加入了一定成分的铁粉,铁粉和其它合金在药皮中能起到导电的作用,施焊时电弧稳定,熔滴过渡以喷射过渡为主,熔渣流动性良好,脱渣容易且焊条尾部再无发红、药皮脱落现象,焊缝成形美观,如图1所示。药皮中铁粉同时也提高了焊条的熔敷效率,采用表1配方压制的!7.00mm焊条,其熔敷效率达到113%。图1焊缝成形情况2.4焊接过程高速摄影　　由于采用了低碳钢焊芯,试验焊条在熔滴过渡方面与铬镍合金焊芯不锈钢焊条不同,对试验焊条外径焊条与A132焊条的焊接过程进行高速摄影可知,A132

6、焊条熔滴直径为几毫图2焊条焊接时熔滴过渡方式高速摄影(a)Al32短路过渡时的熔滴直径;(b)试验焊条小电流(120A)焊接的熔滴直径;(c)试验焊条大电流(160A)焊接时喷射过渡的熔滴直径米,如图2(a)所示,熔滴在电弧区停留时间为十分之几秒,在熔滴过渡的瞬间,电弧熄灭;相反,试验焊条熔滴直径为十分之几毫米,图2(b)所示,且熔滴在电弧区只停留百分之几秒,熔滴过渡瞬间也无电弧熄灭的现象。所以试验焊条的电弧热远远超过A132焊条,而电阻热则远小于A132焊条。这是解决不锈钢焊条发红问题的关键因素。当焊接电流增大到160

7、A时,图2(c)所示,试验焊条的熔滴直径变得更小,呈小颗粒喷射过渡。但焊接电流不能无限增大,否则会导致焊接工艺性能变差。2.5焊缝金属组织形态　　图3是试验焊条和A132焊条焊缝金属的金相组织,由于有相似的化学成分,故室温下都是单相奥氏体组织。图3焊缝金属金相组织　　由以上结果可以看出,试验焊条与铬镍合金钢芯的A132焊条有着相近的化学成分和相似的组织形态,可以推断,它们亦有相近的抗腐蚀能力。3结论　　(1)低碳钢H08E可以作为不锈钢代用焊条的焊芯,但药皮厚度应相应增加以提高合金的过渡系数。　　(2)合金的过渡系数随焊

8、条药皮厚度的增加而增加,但药皮厚度太大,会降低焊条的工艺性能,当焊芯直径为4.0mm时,药皮外径以7.00mm为适宜。　　(3)用低碳钢H08E作焊芯时,焊接工艺性能明显改善,药皮无发红和脱落现象,且代替了价格昂贵的不锈钢焊芯,焊条总的成本大约下降30%。