焊接fe3aiq235熔合区微观结构表征

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1、焊接Fe3AI/Q235熔合区微观结构表征马海军；李亚江；U.A.Puchkov;王娟。山东省石靖路73号山东大学液态结构及其遗传材料重点实验室；俄罗斯莫斯科105005鲍曼莫斯科国立技术大学公关ChinaMaterial科学系。文章信息：关键词：文章历史：Fe3AI金属化合物2007年7月17日收到焊接工艺2008年6月21在修订后的形式收到微观结构2008年6月24日出版裂纹摘要：对Fe3ＡＩ／Ｑ２３５焊接区进行分析，以调查焊接材料金属化合物的组织微观特征。结果表明由于Ｃｒ２５，Ｎｉ１３等金属作为填充物从而获得

2、了无裂纹的焊缝区。由于铝，镍，锰，铬元素在熔合区附近的剧烈波动，产生了焊接区的微观结构不同的形态。鱼骨状结构的Q235钢侧熔合区中是铁（铬，铝，镍）固溶体组成。焊缝断口处的的剪切强度达到了５３３.３３ＭＰａ，断口的断裂形式主要是穿晶断裂且沿[11１]面向{110}面发生。并判定断口晶面的结构模式和其中铁的相位关系，确定上贝氏体在焊缝中的成分及焊缝区组织形态的变化。　　　　　　　　　　　　　　　　　爱思维尔．版权所有2008１介绍在CON传统紊乱中,不同类的金属材料具有不同的原子排列。低于熔点（Tm）或关键订购温度（

3、Tc）不同的原子倾向于占据特定的晶格网站形成超晶格结构[1-3]。Fe3Al具有导电、导磁和耐腐蚀的性能。它由铝、铁元素构成，所以具有低成本和低密度的特点。在低于600◦的温度下其强度没有太大的变化，因此它是常用的高温结构材料[4-7]。在社会发展中，有些铁结构在关键的时候应用Fe3Al焊接。然而，Fe3Al焊接时容易产生裂纹[8–10]，尤其是对传统的焊缝熔焊，裂纹是结构材料工程应用中的主要障碍。在我们以前研究的一些铬镍合金系列cr18-NI8、Cr18-Ni13、Cr25-Ni13Cr25-Ni20，具有优良的

4、应用于焊接材料抗裂性能。并且在室温中Cr25-Ni13合金的焊接容易获得光滑、无裂纹的融合区。因此，Cr25-Ni13合金作为钨极惰性气体电弧焊接（氩弧焊）为Fe3Al／Q235钢在这篇文章中的填充材料，以调查的焊接结构的性能。由对Fe3Al/Q235焊接区微观特征、元素分布、断裂特性和精细结构进行研究，从而为Fe3Al金属间化合物作为工程材料的应用提供了一个重要的实验和理论依据。２实验性在测试中使用的材料是Fe3Al金属间化合物板和Cr25-Ni13合金丝。Fe3Al金属熔化的真空感应炉和制作成板热轧技术，其成分

5、和热物理性质的关系如表1所示。Q235钢和Cr25-Ni13合金的成分和力学性能如表2所示。焊前通过机械和化学的方法去除Fe3Al和Q235钢表面氧化膜和污垢。Fe3Al金属和Q235钢在室温下焊接采用氩弧焊等方；测试设备为ZX69-150交直流可控硅整流弧焊机；用线切割法得到Fe3Al/Q235接头，切成大小为10毫米×10毫米×8毫米。在测试中使用的焊接参数为：焊接电流90，电弧电压28-32伏，氩气流量L最小-1，焊接速度4.0-5.2厘米min-1的，如表3所示。Fe3Al/Q235接头焊后，制备成金相样品

6、，然后由盐酸和硝酸溶（3:1）溶液腐蚀。焊接区的微观组织和断口形貌用尼康XFN-ASIA-IIA的金相显微镜和JXA-840扫描电子显微镜（扫描电镜）观察并分析。用JXA-880R电子探针分析仪（EPMA）（能量色散谱（EDS）附件）和H-800透射电子显微镜（TEM），分别通过该元素的分布和精细结构进行了测定。　　　　　　　　　H.Maetal./材料化学与物理112（2008）810-815表１Fe3Al金属间化合物的成分和热物理性质成分（Wt%）FeAICuNbZrBMnCe81.0216.820.780.6

7、30.280.010.10.15热物理性质，化学性质结构有序的临界温度（◦c）杨氏弹性模量（GPA）熔点（◦c）热膨胀系数（10-6K-1）密度（gcm−3）拉伸强度（MPa）伸长率（％）硬度HRCDO3540140154011.56.724552≥293结果与讨论3.1焊接区的微观结构Fe3Al金属焊接性较差，因此Fe3Al金属侧熔合区是整个焊接结构脆弱的地区。可以看出，在图1A中，Fe3Al为基体金属和Cr25-Ni13合金作为焊缝填充金属，焊接结构中不开裂的地方发生在Fe3Al金属边融合区。由冷却速度和本地合

8、金元素的波动影响，Fe3Al金属侧熔合区的显微组织由奥氏体（A）和不同形态的铁素体组成如图（六）所示。A板的平行排列与熔合线的角度大致为和50-70。一个板块的传播方向表示最大温度梯度凝固的方向。其中的一个板块，在Q235钢侧的焊接热循环的影响下融合区焊缝金属颗粒很粗，见图1b。由于合金元素的熔合区附近的过热导致浓度波动剧烈，所以共晶结构分布像一个粗的鱼骨。