自保护药芯焊丝熔敷金属韧化的机理栗卓新1,陈邦固2,金立鸿2,王秀文2(1.北京工业大学,北京100022;2.天津大学,天津300072)摘要:自保护药芯焊丝是近年来国际上发展较快而我国的研究和开发相对滞后的一种焊接材料。其研究的核心是焊丝的工艺质量和熔敷金属的韧性。本文通过在高铝系熔敷金属中添加微量元素,控制熔敷金属中夹杂物的形态、数量、尺寸等特征参数,对熔敷金属的成分、微观组织和性能进行了深入研究,获得了针状铁素体较多的显微组织,使其0℃的冲击吸收功达到97J。其研究结果对于提高高铝系熔敷金属的韧性具有重要的参考价值。关键词:自保护药芯焊丝;冲击韧度;夹杂物中图分类号:TG455文献标识码:A文章编号:0253-360X(2001)04-05-04栗卓新0序言自保护药芯焊丝熔敷金属韧性是力学性能的核心,也是人们长期以来一直关心的问题。当前自保护药芯焊丝的韧化有两个方向[1]。一是选择有利于韧性的渣系,使熔敷金属得到类似于手工焊或埋弧焊熔敷金属的化学成分。然后采用已成熟的韧化机理,如Mn/Si=4～7,Ti-B系等来改善韧性[2]。另一方向是保留自保护药芯焊丝的特征渣系,获得铝含量较高的熔敷金属。在高铝合金条件下,重新探讨其韧化的问题。本文的研究属于第二类韧化问题,通过添加微量元素,从夹杂物和微观组织结构角度来研究高铝合金系韧化的机理。1试验方法控制熔敷金属中主要合金元素C、Mn、Si、Al在正常含量范围内如表1。按均匀设计法及插值法系统地改变微量元素Ti、B、Re[3],见表2所示。根据表2制造8种自保护药芯焊丝。按GB10045-88制表1熔敷金属主要合金质量分数(%)Table1ChemicalcompositionrangeofdepositedmetalCMnSiSPAlNi0.110.80.060.0020.0131.20.30.120.90.090.0040.0141.30.4收稿日期:2001-02-28基金项目:国家自然科学基金资助项目(59975067)成熔敷金属试板,在表3的工艺参数下施焊[4]。表2均匀法设计微量元素试验方案Table2ContentoftraceelementoptimizedOrderReBoronTitanium15702152373443165999642175308640.5表3熔敷金属施焊的工艺参数Table3WeldingtechnologyparameterCurrentI/AVoltageU/VExtensionlengthL/mmWeldingspeedV/(cm·min-1)230～25026～2728～30180～200试板焊完后做下列各项测试:①按GB2560-81测试熔敷金属0℃冲击吸收功;②将冲击试样制成金相试样,在Neophotz金相显微镜上进行观察、分析和拍照;③在HVA-10A维氏硬度仪上测量焊缝硬度;④在X-650SEM进行夹杂物形貌及断口形貌的观察、拍照;第22卷第4期2001年8月焊接学报TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONVol.22No.4August2001⑤在EMI-I图像分析仪上对夹杂物进行大于500点的统计分析。2试验结果2.1韧性和硬度试验结果熔敷金属0℃冲击吸收功及硬度值列于表4。表中韧性数值均为三个试样的平均值,硬度值为五个点的平均值。表4熔敷金属0℃冲击吸收功及硬度值Table4Impacttoughnessandhardnessofdepositedmetalat0℃12345678AKV5652625042769761HV2182252132292212072032122.2金相分析结果选取典型试样1,3,5,7号作金相分析。试样粗晶区的组织及对应的断口形貌照片分别见图1、图2。2.3夹杂物分析结果1,3,5,7号试样SEM夹杂物形貌见图3。四个试样夹杂物EDAX分析结果见表5。对每个试样取10个视场,大于500点进行图像统计分析,每种试样夹杂物的尺寸分布见表5。图11、3、5、7号试样粗晶区微观组织Fig.1Coarseareamicrostructureof1,3,5,7sample图21、3、5、7号试样冲击断口形貌Fig.2Fractureappearanceof1,3,5,7sample图3试样夹杂物形貌(SEM)Fig.3Inclusionmicrostructureofsamples(SEM)6焊接学报第22卷表5夹杂物EDAX分析结果及其特征参数Table5AnalysisresultsofinclusionEDAXanditscharacteristicparameterNo.FeAlMgMn(Massoffraction,%)No.ofspotSpotdensitySurfacedensity(0.4～0.5μm)Inclusion(%)(0.8～0.9μm)(>1.0μm)135.1862.422.090.315091.233×10-35.92×10-1121565350.0229.4720.190.328492.041×10-32.134×10-117.219.560545.5852.4227.220.7311622.793×10-33.076×10-117.51562723.0449.3127.220.435481.317×10-31.619×10-12317573分析与讨论3.1自保护药芯焊丝熔敷金属韧性与夹杂物的关系试...
