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《2激光焊接接头组织与性能探究'--m42-x32异种金属co2激光焊接》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、2激光焊接接头组织与性能探究'>M42/X32异种金属C02激光焊接接头组织与性能探究摘要：利用C02激光器对双金属带锯条齿部用高速钢钢丝M42及背部用高强度钢带X32进行焊接，通过金相显微镜，扫面电镜(SEM),显微硬度仪，电子探针(EPMA)等手段研究了焊后高速钢M42与高强度钢X32焊接接头组织演变规律，焊接接头合金元素分布，以及不同焊接工艺对异种金属焊接接头组织及力学性能的影响•研究表明：随着焊接速度的增大，焊缝中心区等轴晶增多，树枝晶减少，且靠近M42侧熔合边界区的等轴晶更细小；各种工艺条件下焊接接头硬度均较母材高，且靠近M42侧的熔合区的硬度要
2、高于焊缝区的硬度.当焊接功率为2754W,焊接速度为14m/min时，焊接接头的性能优良，抗弯强度值达到112MPa,达到了双金属带锯条的焊接性要求.关键词：高速钢；异种金属焊接；显微组织；力学性能中图分类号：TG456.7文献标识码：A异种金属焊接能够充分利用各种材料的优异性能，且能减少贵重金属的使用，降低成本，因此，在工程机械、交通运输、航空航天等行业得到广泛应用[1-3].作为金属锯切工业中的重要组成部分，带锯条产品以其锯切效率高、锯切损耗小[4-6]、适应性广等特点，在加工工业中发挥着其重要作用•近年发展起来并获得广泛应用的双金属带锯条则是采用高速
3、钢作为锯齿材料[7],高强度钢带作为锯带背体材料[1,8],通过焊接而实现锯条齿部高耐热性、耐磨及背部高强韧性的理想结合.由于高速钢中碳以及W,Mo等高熔点元素含量高，焊接性差，同时，与高强度钢的理化性质（如线膨胀系数）相差较大，因此采用传统的焊接工艺难以实现两者的理想焊接[2,8-9].激光焊接具有功率密度高，光斑直径小，能量集中，速度高，焊缝热影响区小，热变形小等优点，因此，对含有高熔点合金元素的异种金属焊接具有优异性[1-2],成为双金属带锯条的理想焊接方式•但目前就其焊接工艺对接头组织性能影响规律的研究较少•本文采用C02激光器焊接，研究了不同焊接
4、工艺参数对高速钢M42钢丝与高强度钢带X32焊接接头组织及性能的影响，为实际应用提供指导.焊前对上述母材表面进行丙酮超声波清洗.实验采用TruLaser1100型C02激光器，其最大输出功率为4000W,光束模式为TEM00模，焦距250mm,焊接时采用Ar气作为保护气体•实验参数如表3所示，其中焊接速度为被焊材料相对激光束移动的速度.采用金相显微镜（0M）和电子扫描电镜（SEM）对焊接接头组织进行观察，利用显微硬度计以焊缝中心为对称轴，每隔0.05mm进行检测（载荷力为9.8N,保荷时间为15s）,对焊缝进行硬度检测.采用电子探针（EPMA）对焊缝附近区
5、域进行元素分布分析•焊缝强度检测采用抗弯实验，抗弯试样为3.0mm（宽）X1.1mm（厚）.分布呈明显的分界现象.PMZ界面处W,Cr,Mo,V等元素发生了由齿材M42向焊缝的扩散.焊缝FZ中Mn,Fe元素含量明显高于母材M42,母材M42中C,Co含量明显高于焊缝.母材M42中碳化物多为Mo,V,W,Cr元素聚集区域.由图4可以看出，焊后背材X32焊缝中Cr,Mn,Fe,V,Mo元素分布呈明显的分界现象.C元素分布较为均匀，焊缝C含量略高于背材X32中C含量.Ni元素分布较为均匀.母材中碳化物位置为Cr,Mn,Mo元素聚集区.焊缝中高亮区域为Mo,Cr,
6、V元素聚集区域.Fe元素呈由背材向焊缝递减的分布趋势.2.2不同激光功率和焊接速度对焊接接头组织的影响1）图5为激光焊接功率P=2754W,不同焊接速度焊接后接头的SEM照片.由图5可知，随着焊接速度的增大，焊缝中心区的等轴晶增多，树枝晶减少，焊缝中柱状晶的生长越垂直于熔合线，且焊缝中平均晶粒尺寸减小•在靠近M42侧熔合区，随着焊接速度的增大，柱状晶区变窄，等轴晶区变宽，且此区域生长的等轴晶越细小，依附于此等轴晶生长的柱状晶越细小.3讨论3.1焊接接头的显微组织形成机理由图1可知，PMZ与FZ区呈现出柱状晶和等轴晶组织.由于接头各区域的冷却速度不同，在焊接
7、过程中，其凝固组织会出现较大的差异•一般地，从FZ边界到中心，温度梯度(G)逐渐降低、结晶速度(R)升高，FZ区晶粒的生长模式从熔池边界到中心会由于凝固参数G/R的降低而发生改变，依次为胞状生长、柱状树枝晶生长、等轴树枝晶及等轴晶生长，将胞状晶和柱状树枝晶出现的区域合成为柱状晶区.沿着两侧的熔合线至焊缝中心方向上，由于此方向上G/R的值逐渐减小，在焊接熔池的凝固过程中，结晶沿最大散热方向择优长大为柱状晶及柱状树枝晶，由于熔池的过热度和温度梯度增大，使非自发形核质点大为减少，G/R值相对较大，使柱状晶显著生长[4,10].在本实验中，靠近背材X32一侧的熔合
8、线附近，柱状晶尺寸逐渐变小，存在一个细小的等轴晶区域；在靠近齿材M
