低碳钢焊接层间温度对焊缝金属冲击韧性的影响

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1、低碳钢焊接层间温度对焊缝金属冲击韧性的影响摘要：本文就低碳钢对接平焊时，层间温度对焊缝金属性能的影响，特别是对冲击韧性的影响进行了初步探讨，结果表明，低碳钢焊接随层间温度的降低，冲击韧性增加。本文也从理论上为该结论找到了依据。希望从事焊接行业的员工在选择工艺参数时有所参照。关键词：层间温度；ak；熔敷金属。1引言许多机器零件在工作时要遇到冲击负荷，如锻锤的锤杆、冲床的冲头、火车和汽车在开车、刹车时的部分传动零件等，这些零件在冲击载荷的作用下，韧性差的材料往往易于发生突然断裂，造成严重的安全事故，因此研究材料的冲击韧性具有十分

2、重要的意义。在焊接行业，大家研究更多的是焊接热影响区的机械性能，应当说，目前对焊接热影响区的研究，已很成熟，零件设计时，充分考虑了热影响区这一影响因素。但在有焊接零件的机器中，机器运行中焊缝同样也要受到冲击力，生产厂家大多做做无损检测，合格后就投入使用，但实际上，因焊缝质量造成事故的也不乏其例，因此，研究焊缝本身的熔焊机理、焊后的机械性能同样具有意义。2实验2．1．实验用材料、板材：材质C3，板厚：12mm，生产厂家：包头钢铁公司。、焊接材料：E4303电焊条，规格：￠3.2，生产厂家：内蒙古集宁卫星焊材股份有限公司。2．2

3、．试样加工：将板材送加工车间，按图一制备试板，共加工12套。图一焊接试板3图二拉伸试样图三冲击试样2．3．焊制试板：在同一实验室，由同一焊工，在其它工艺参数不变，只改变层间温度的条件下完成12套试板的焊接，层间温度分别为50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃，每一温度下焊制两套试板。焊接过程中用表面温度计测量层间温度，每一层烧完后，当层温降到规定的温度时，开始焊下一层。2．4．试样加工：完成焊接，将试件进行X光检测，合格后按图一、图二、图三制备拉伸、冲击试样。拉伸试样从焊缝中截出，冲击试样的V型缺口开在焊缝

4、中间。每块试板加工出一个拉伸试样，五个冲击试样。2．5．力学性能试验：、熔敷金属的拉伸试验按GB2652-81《焊缝（及堆焊）金属拉伸试验法》进行。、焊缝金属冲击试验按GB2650-81《焊接接头冲击试验法》进行，五个试样中，最大和最小值舍去，对余下的三个试样进行讨论。2．6．试验结果：见熔敷金属机械性能表3分析讨论从实验结果看，随着层间温度的下降，熔敷金属的冲击韧性和强度是增加的，而塑性下降不是很明显，层间温度在100℃—200℃区间，熔敷金属综合机械性能较好。冲击韧性ak是金属机械性能中的一个重要指标，长期的实践发现，a

5、k对材料的一些缺陷是很敏感的，它不仅能灵敏地反映材料品质、宏观缺陷，就是显微组织方面微小的变化对它的影响也是很大的，在无宏观缺陷的情况下，ak3值基本上是强度和塑性的函数，强度、塑性增大，韧性也增大，但一般钢材其强度和塑性是矛盾的，同一强度等级的材料只有通过细化晶粒才能使强度和塑性同时增加，低碳钢不作焊后处理怎么细化晶粒呢？我们通过实验找到了答案，即控制焊接的层间温度，通过降低层间温度可有效地提高焊后的冷却速度，快冷细化了组织；在多层焊中，后一层焊对前一层焊起到部分热处理的作用，层温低时同样会因冷速快而使晶粒细化。此外，通过

6、加热时使分布在晶界上的杂质大部分溶解，快冷时来不及析出，改善了杂质不均匀的分布状态，达到既提高强度又提高塑性最终提高韧性的目的。熔敷金属机械性能表性能指标层温σb(MPa)σ0.2(MPa)δ5(%)akv(J)[0℃]实验值平均实验值平均实验值平均实验值平均50℃46946542343329．831．4110/110/10382/93/10110046244333．0100℃47646442841932．0`31．797/101/99108/102/879945241131．4150℃44344736036431．232．

7、1104/97/10089/91/1059845136833．0200℃43142936135533．631．792/85/11088/74/989142834929．8250℃42142934534331．631．373/95/7886/74/898343834031．0300℃42042533533834．033．372/74/7482/70/757543034130．54需要注意的问题通过降低焊接层间温度可有效提高低碳钢焊接熔敷金属的韧性，对其它钢种焊接熔敷金属性能的影响还有待研究。参考文献[1]崔昆.钢铁材料及有色金

8、属材料.机械工业出版社1980.4[2]碳钢焊条.GB-5117-85.中国标准出版社会性1985.12[3]金属机械性能.机械工业出版社1978.9[4]国外焊接1985.6[5]丁建生.金属学及热处理.机械工业出版社[6]]焊接2007.1-123