稀土元素对焊缝组织的影响

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1、稀土元素对焊缝组织及性能的影响青海大学机械工程学院Qinghaiuniversityinstituteofmechanicalengineering目录一.简单介绍稀土元素二.（实验）稀土氧化钇对焊缝微观组织和性能的影响及作用机理(a).稀土氧化钇对焊缝组织的影响(b).稀土氧化钇对焊缝金属中夹杂物形态的影响(c).稀土氧化钇对焊缝金属中扩散氢含量的影响(d).稀土氧化钇的脱硫、磷的作用(e).稀土氧化物的作用机制三.（总结）稀土元素对焊缝组织及性能的影响(a).稀土元素对焊缝金属组织的影响(b).稀土元素对抗磨蚀性的影响

2、(c).稀土元素对焊接硬度的影响(d).稀土元素对夹杂物的作用(e).稀土元素对焊缝气孔的影响(f).稀土元素对抗热裂性能的影响青海大学机械工程学院Qinghaiuniversityinstituteofmechanicalengineering一.稀土就是化学元素周期表中镧系元素——镧(La）、铈(Ce）、镨(Pr）、钕(Nd）、钷(Pm）、钐(Sm）、铕(Eu）、钆(Gd）、铽(Tb）、镝(Dy）、钬(Ho）、铒(Er）、铥(Tm）、镱(Yb）、镥(Lu），以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪(Sc）和钇(Y

3、）共17种元素，称为稀土元素。稀土元素的化学性质是非常活泼的,几乎能与所有的非金属元素发生反应。极易与氧、氢、氮、硫作用生成相应的稳定化合物。因此在冶金工业中曾使用稀土元素脱氧、脱硫、起净化和调质作用均收到良好的效果。青海大学机械工程学院Qinghaiuniversityinstituteofmechanicalengineering在焊接冶金过程中稀土元素有着极其重要的作用。在焊接生产中稀土元素往往通过加入药皮中向焊缝组织过渡。目前焊条药皮中常用的含稀土物料为:稀土硅合金,稀土硅钙铁合金,氧化铈,氧化镧和氟化稀土等。适量

4、的稀土具脱氧、脱硫,减少夹杂,净化焊缝组织,细化晶粒的作用。因此焊缝中溶入稀土元素后,其耐磨性、抗气蚀性、耐磨蚀性及焊缝冲击韧性等明显得到提高。青海大学机械工程学院Qinghaiuniversityinstituteofmechanicalengineering二.稀土氧化钇对焊缝微观组织和性能的影响及作用机理稀土氧化物对焊缝组织的影响不含氧化钇的试样和添加不同含量氧化钇的试样再热晶区的组织见图青海大学机械工程学院Qinghaiuniversityinstituteofmechanicalengineering从上面的微观

5、组织分析可知，药皮中加入氧化钇后对焊缝组织起到了细化晶粒、增加针状铁素体和细晶铁素体含量的作用。这是由于过渡到焊缝中的稀土元素易于聚集到晶界处，阻碍了晶粒的成长而细化了晶粒；另外细小的高熔点稀土氧化物夹杂可以成为针状铁素体的非自发形核质点，从而增加了焊缝中针状铁素体和细晶铁素体的比例。青海大学机械工程学院Qinghaiuniversityinstituteofmechanicalengineering稀土氧化钇对焊缝金属中夹杂物形态的影响图2是氧化钇对焊缝中硫化物夹杂形态和分布的影响结果青海大学机械工程学院Qinghaiu

6、niversityinstituteofmechanicalengineering从图2中可以看出，不含氧化钇的试样硫化物夹杂呈现条带状分布，夹杂数量较多，粒度比较大。含氧化钇1%试样的硫化物夹杂形态得以改善，条带状已经不明显，球状夹杂物颗粒增多，夹杂物总量有一定减少，并呈现弥散状分布。稀土氧化钇对焊缝金属中扩散氢含量的影响添加剂种类不含氧化钇含氧化钇1%含氧化钇3%扩散氢含量8.73.63.2表1熔敷金属扩散氢含量试验结果（ml/100g）青海大学机械工程学院Qinghaiuniversityinstituteofmec

7、hanicalengineering表1给出了熔敷金属中扩散氢含量的试验结果。从表中数据可以看出，加入不同含量的氧化钇对熔敷金属中的扩散氢都有比较明显的降低作用。实际上焊缝中含稀土夹杂物和不含稀土的夹杂物与基体的界面都可成为氢的“捕获阱”，但是含稀土的夹杂物对氢的束缚力大于不含稀土夹杂物对氢的束缚力，因而降低了氢的活动能力和扩散速度，降低了扩散氢的危害。另外，过渡到熔池中的稀土能够与氢生成化合物，从而降低了扩散氢含量。青海大学机械工程学院Qinghaiuniversityinstituteofmechanicalengin

8、eering稀土氧化钇的脱硫、磷的作用表2氧化钇对焊缝化学成分影响试验结果（质量分数，%）焊缝化学成分CSiMnCrNiSP不含氧化钇0.0830.5001.1300.0330.0640.0210.019含氧化钇1%0.0790.4001.0400.0330.0640.0130.018青海大学机械工程学