低合金钢的埋弧焊的焊缝的组织和性能.docx

低合金钢埋弧焊工艺及焊缝组织研究

摘要: 本文针对低合金钢的焊接性能，埋弧焊原理和简单的操作和其他相关工艺，如何选择焊剂及低合金埋弧焊焊接工艺及焊缝组织分布及特征进行了研究。并分析电流对焊缝成形的的影响及焊剂类型和碱度对焊缝组织的影响。本实验采用两种焊焊剂：HJ431和SJ101，两组焊接工艺参数：电流450A,电压28V，电流600A,电压32V.研究了焊剂和焊接工艺参数电流对焊缝组织的影响。利用金相分析等手段，观测了母材及接头的组织分布和特征。结果表明：低合金钢的埋弧焊焊接过程中，在其他条件相同的情况下，HJ431的焊缝比SJ101的焊缝更平整更光滑，成型更美观。在烧结焊剂中焊接参数的焊接电流越大，则焊缝的余高和熔深都增加而焊缝的宽度变化不大。【1】
关键词：埋弧焊；低合金钢；焊剂；显微组织。

Research on SAW procedure of
: Aiming at the low alloy steel welding performance, welding principle and simple operation and other related technology, how to choose the flux and low alloy submerged arc welding process and weld tissue distribution and characteristics of the study. And analysis of current on weld shaping and the effect of flux type and alkalinity on weld microstructure effects. This experiment uses two kind of welding flux: HJ431 and SJ101, two groups of welding parameters : the current 450A, voltage 28V, current 600A, voltage 32V of fluxes and welding parameters on weld microstructure impact current. Use of metallographic examination, observation the mother material and joint tissue distribution and characteristics. The results showed that: low alloy steel submerged arc welding process, under the same conditions, the HJ431 weld seam formation of more than SJ101 more smooth, forming more beautiful. The sintered flux welding parameter welding current is larger, the weld residual and high penetration depth is increased and the weld width change.
Key Words :
目 录

第一章 绪论 1
1.1 低合金钢的概况 2
1.2 低合金钢的焊接性 2
1.3 低合金钢的焊接工艺 2
1.3.1 焊前准备.....................................................................................................................2 1.3.2 焊接材料的选择........................................................................................................3 1.4 埋弧焊 .........3
1.5 研究现状及发展 3
第二章 实验过程 4
2.1实验材料及方法 4
2.2 焊接工艺过程 4
2.3组织观察 5
第三章 实验结果及分析 6
3.1显微组织 6
3.2显微组织分析 7
第四章 结论 8
参考文献 9

第一章 绪论

1.1 低合金钢的概况
低合金钢是在碳素钢的基础上，通过加入质量分数在5%以下的一种或几种合金元素而形成的，从而提高了钢的淬透性，并保证钢经过热处理后能获得良好的综合力学性能，同时具有较高的强度和足够的韧性。低合金钢主要分为强度用低合金钢和专用低合金钢的两大类。强度用低合金钢的屈服强度均超过了294MPa的级别，所以又被称为低合金高强度钢。按照屈服强度范围不同又被分为了热轧钢和正火钢，低碳调质钢，中碳调质钢。由于现代工业的快速发展，对钢材有了更高的要求，如汽轮机和锅炉上工作的在高温高压及高应力作用下的零部件，不仅要强度高，耐蚀性好，而且在高温下保持足够高的强度，所以低合金钢满足了普通碳素钢无法满足的很多要求，能适应了现代工业的快速发展。【2】
1.2 低合金钢的焊接性
低合金钢在焊接的过程中容易产生热裂纹，不但出现在焊缝中，还可以产生在熔合区及附近的热影响区。焊缝的结晶裂纹和熔合线的液化裂纹。冷裂纹敏感性是由于淬硬组织，氢的富集和拘束应力三要素的共同作用的结果。再热裂纹的敏感性，钢材的化学成分气主要原因。层状撕裂，脆化和软化等焊接缺陷。

1.3.1焊前准备
低合金钢的埋弧焊的焊前准备：（1）坡口的选择与加工（2）焊件的清理（焊接前，必须将坡口及焊接部位表面的锈蚀、油污、水分、氧化皮等清理干净，方法是风动砂轮）。（3）汉斯的清理和焊剂的烘干（在焊接前必须将焊丝表面的油污、铁锈等污物清除干净为了防止请的侵入必须对焊剂进行烘干。HJ431焊剂要求是2500C、2h烘干；SJ101要求300-350OC、2h烘干）。（4）焊件的装配。（必须保证间隙均匀，高低平整，特别是单面焊双面成形。在直焊缝焊件的装配时，尚需加引弧板和引出板，防止弧坑等缺陷）。

1.3.2焊接材料的选择
埋弧焊所用的焊接材料是焊剂和焊丝。焊机的用途是形成熔渣，一方面隔绝空气保护金属不受空气的侵害作用；另一方面起着对熔化金属进行冶金处理的作用即通过冶金反应清除有害杂质和过度有益的合金元素。汉斯的作用是：在焊接时熔化进入熔池，起到填充和合金化的作用，另外，尚未融化的焊丝起到导电的作用。本实验是焊剂使用SJ101和HJ431.焊丝是H08mn.
1.4埋弧焊
1.5研究现状及发展
目前，低碳低合金钢通过优化设计,可以获得最佳的成分、组织和性能的配合,达到高的强塑积(σ×δ)和性能价格比,作为高性能结构材料有良好的发展应用空间。由于低合金钢优异的性能，为了满足各行各业日益增长的需要，随后引进和研制了一批低合金钢．如船用钢16Mn、15MnTi，桥梁用钢16Mn、15MnV，锅炉用钢15MnV、18MnMoNb，压力容器用钢15MnV、15MoVN．汽车用钢16Mn等。在应用范围内有很大的突破，将会更广范的应用于各个领域。

第二章 实验过程
2.1实验材料及方法
实验材料：低合金钢（16Mn）使用的焊剂SJ101、HJ431。焊丝牌号是名义成分如表2.1所示。
表2.1 低合金钢化学成分（wt%）

≤

≤
≤0.045
≤
0.02~0.15

2.2 焊接工艺过程
表2.2 工艺参数
试件材料

(mm)
(A)
(V)

2.3组织观察
用线切割在两块板上取下小部分作为试样，，然后进行打磨。磨时先用240＃的砂纸进行粗磨，依次400，600，800,1000，可采用预磨机以加快进度。磨制完成后用抛光机进行抛光，反复抛光完成后进行腐蚀，腐蚀液为3%的HNO3,采用酒精进行脱脂，再采用金相显微镜进行金相组织观察，并进行组织形貌的拍照。采用HVS-100型数显显微硬度计进行显微硬度测量，由焊缝中心部位开始经熔合区热影响区直到母材的组织变化，观察性能的变化。

第三章 实验结果及分析
3.1显微组织
图3.1为低合金钢焊缝宏观外表：

图3.1熔炼焊剂和烧结焊剂

( a) SJ101 小电流 (b）SJ101大电流
图3.2.1 号件焊缝的显微组织

（a）SJ101小电流 （b）SJ101大电流

图3.2.2号件热影响区的显微组织

3.2显微组织分析
图1为熔炼焊剂的焊缝成形比烧结焊剂的焊缝成形更平整更光滑，成型更美观。
图2图3中的（a）与（b）的焊缝组织，可明显看出，焊缝组织明显不同，且（b）比(a)组织粗大，这是由于(b)焊接时电流比(a)大，冷却更慢，高温停留时间更长，晶粒长大更严重.

第四章 结论

(1) 在焊接工艺参数相同的情况下，烧结焊剂比烧结焊剂焊缝成形更平整光滑更美观。
(2) 在焊缝中发现了气孔，证明焊接时保护系统不够完善或焊件表面未清理干净。
(3) 电流大的的焊缝组织明显比电流小的组织粗大，证明焊接电流越大，焊缝组织晶粒长大越严重。
(4) 试验选择的较佳工艺参数为电流为450A,电压为28V的。焊缝的组织晶粒更小，晶粒细化，力学性能更好。
参考文献

王宗杰，熔焊方法及设备 北京：机械工业出版社，2006.12