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石排焊工培训学校与你分析焊缝金属的二次结晶

点击:1311 日期:2013-09-30 选择字号:
 

石排焊工培训学校与你分析焊缝金属的二次结晶

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    一次结晶结束后,熔池金属就转变为固态的焊缝。高温的焊缝金属冷却到室温时,要经过一系列的相变过程,这种相变过程就称为焊缝金属的二次结晶。它与金属中碳以及合金元素的含量有关。

    石排焊工培训学校以低碳钢为例,一次结晶的晶柱都是奥氏体组织,当冷却到Ac3时发生r-Fe-a-Fe的转变,当温度再降至Ac t时,余下的奥氏体分解为珠光体,所以低碳钢焊缝在常温下的组织,即二次结晶后的组织为铁素体加少量珠光体。有关冷却速度对低碳钢的焊缝组织及性能的影响,如表1-5所示。从表中可以看出冷却速度越大,珠光体含量越高,而铁素体越小,材料硬度和强度均有所提高,而塑性和韧性则有所降低。

焊工培训学校的焊缝结晶过程中出现的缺陷

 (1)结晶裂纹:溶池结晶过程中,金属收缩产生的拉应力将晶界上低熔点共晶膜拉开形成结晶裂纹。结晶裂纹主要发生在杂质含量较多的钢、单相奥氏体、镍基合金、铝合金等焊缝金属中。

(2)气孔:高温溶池中溶解了大量的氢、氧、氮.在快速冷却的过程中,这些气体来不及逸出,便生成气孔;熔池中高蒸气压元素Z n, Mg等的蒸发也能形成气孔。气孔按来源可分为氢气孔、氮气孔、一氧化碳气孔和金属蒸气。

(3)夹渣:焊条、焊剂及母材夹层在冶金反应中生成的氧化物、硫化物与氮化物等在快速凝固情况下残留在焊缝金属中形成夹杂物。常见的夹杂物有氧化物夹杂(Si0,.MnO,, Ti0,, CaO)、硫化物夹杂(主要以MnSFeS形式存在)和氮化物夹杂(含量较少,以Fe;N形式存在)等。

 (4)偏析:熔池在结晶过程中,由于冷却速度很快,而且结晶又有先后,化学成分来不及扩散,合金元素分布不均匀而产生偏析。偏析导致焊缝性能改变,同时也是产生裂纹、气孔、夹杂物等焊接缺陷的主要原因之一。

 石排焊工培训学校焊缝的偏析主要有显微偏析、区域偏析和层状偏析。

 ①显微偏析:在一个柱状晶粒内部和晶粒之间的化学成分不均匀现象,称为显微偏析。柱状晶粒“生长”的过程,一方面是结晶的轴向延长,另一方面是径向扩展。焊缝结晶时,最先结晶的固相溶质含量低。也就是先结晶的固相金属最纯,而后结晶的固相含溶质较高,并富集了较多的杂质。在一个柱状晶粒内部合金元素分布不均匀现象叫晶内偏析。焊缝结晶过程是无数个柱状晶粒同时生长的过程,每个晶粒均有自己的枝晶轴,均以自己的晶轴为中心向四周发展,相邻晶粒之间的液体,结晶最迟,含有较多合金元素和杂质,称为晶间偏析。

焊工培训考证学校影响显微偏析的主要因素是金属的化学成分。金属的化学成分不同,金属开始结晶和结晶终了的区间也就不相同,结晶区间越大,就越易产生显微偏析。一般对于低碳钢来说,因其结晶开始和终了的温度区间不大,所以显微偏析并不严重。而在高碳钢、合金钢中含合金元素较多,结晶区间大,显微偏析现象就很严重,常常会因此引起热裂纹等缺陷。所以高碳钢、合金钢等焊件焊后必须进行扩散及细化晶粒的热处理,以此来消除显微偏析现象。

 ②区域偏析:熔池结晶时,由于柱状晶体的不断长大和推移,把杂质推向熔池中心,使熔池中心的杂质含量要比其他部位高,这种现象称为区域偏析。当焊接速度较大时,成长的柱状品粒最后都会在焊缝中心附近相遇,因此便有较多的杂质聚集在窄焊缝的中心区域,时极易形成裂纹。

 ③层状偏析:由于结晶过程周期性变化造成化学成分不均,称为层状偏析。焊接熔池始终处于气流和熔滴金属的脉动作用下,所以无论是液态金属的流动或热量的传递都具有脉运的性质。同时,熔池在结晶过程中要放出结晶潜热,当结晶潜热达到一定数值时,熔池的结晶出现暂时的停顿,以后随着熔池散热,结晶又开始。这些都可以使晶体成长速度出现周期性变化。晶体长大速度的这种变动,伴随着出现结晶前沿液态金属中夹杂浓度的变化,形成周期性的偏析现象。