J422焊條最優(yōu)藥皮質(zhì)量系數(shù)研究與探索

陳 辰

(青海高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院，青海 海東 810700)

1 試驗方法及過程

1.1 試驗材料

本次試驗選用母材為200mm×100mm×12mm的45鋼鋼板，選用焊芯材料為H08A，其板材和焊芯的化學(xué)成分見表1；本試驗藥皮的配料主要有水玻璃、大理石、鈦鐵礦、長石、云母、金紅石、海泡石、鈦白粉、錳鐵。

1.2 試驗方案

首先依照結(jié)構(gòu)鋼焊條參考配方，見表2。配制成藥皮質(zhì)量系數(shù)分別為20%、50%和80%的焊條，共3根，并進行焊接，通過在焊接過程中的工藝性能、顯微組織、硬度等，確定最優(yōu)藥品質(zhì)量系數(shù)。

1.3 焊條的制備

將3根φ3.2mm的焊芯打磨干凈，用天平稱取其重量，取平均值得到焊絲重量為36.4g，按照藥皮質(zhì)量系數(shù)配制好藥粉，將藥粉倒入瓷缽并用磁棒攪拌均勻，覆蓋在焊絲表面，將搓制完成的焊條按照順序編號放置在干燥處晾干。

2 最優(yōu)藥皮質(zhì)量系數(shù)的確定

2.1 不同藥皮質(zhì)量系數(shù)對J422焊條工藝性的影響

如表3所示，在45鋼試樣上進行堆焊時，不同藥皮質(zhì)量系數(shù)對J422焊條工藝性的影響。

從表3中可以看出，在其他條件一定的情況下，當藥皮質(zhì)量系數(shù)為50%，焊條的引弧性、穩(wěn)弧性最好，飛濺小，脫渣性好，利于施焊者施焊，并且焊縫成形美觀。當藥皮質(zhì)量系數(shù)為20%時，焊條的引弧性和穩(wěn)弧形較差，難于施焊。焊接渣覆蓋率差，焊縫成形差，焊接質(zhì)量和效率都很低。當藥皮質(zhì)量系數(shù)為80%，飛濺大，脫渣性差。綜合考慮藥皮質(zhì)量系數(shù)為50%工藝性能最優(yōu)。

2.2 不同藥皮質(zhì)量系數(shù)對45鋼焊接接頭力學(xué)性能的影響

由表4可知焊縫區(qū)硬度在藥皮質(zhì)量系數(shù)為50%的時候最大，藥皮質(zhì)量系數(shù)為20%和80%相差不多。當藥皮質(zhì)量系數(shù)為50%時焊接接頭的熱影響區(qū)硬度最大，當藥皮質(zhì)量系數(shù)為80%時焊接接頭的熱影響區(qū)硬度值最小。綜上所述，當藥皮質(zhì)量系數(shù)為50%時，焊縫區(qū)和熱影響區(qū)的硬度值達到最大，此時45鋼焊接接頭具有最優(yōu)的力學(xué)性能。

表1 45鋼化學(xué)成分質(zhì)量分數(shù)ω(%)

表2 J422焊條參考配方

表3 不同藥皮質(zhì)量系數(shù)對焊條工藝性的影響

表4 45鋼焊接接頭硬度值表(HRC)

2.3 不同藥皮質(zhì)量系數(shù)對45鋼焊接接頭組織的影響

由上述硬度分析可知，藥皮質(zhì)量系數(shù)為50%時，45鋼焊接接頭的硬度值最大，此時焊接接頭具有最佳的工藝性能和力學(xué)性能。圖1和圖2分別為不同藥皮質(zhì)量系數(shù)在焊縫區(qū)和熱影響區(qū)的500倍的顯微組織。

根據(jù)圖1可知，在同一區(qū)域內(nèi)，隨著藥皮質(zhì)量系數(shù)的增加，組織晶粒度逐漸變大，由單一的細晶狀白色鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏楣怏w組織，焊縫區(qū)應(yīng)該存在索氏體，所以硬度值較大。熔合區(qū)和熱影響區(qū)都分布著貝氏體、珠光體、高碳馬氏體。圖2可以觀察到熱影響區(qū)熔合線兩側(cè)組織差異很大，熱影響區(qū)比焊縫區(qū)存在更多的珠光體和馬氏體。藥皮質(zhì)量系數(shù)為50%時，熔合線兩側(cè)組織均勻細密，熔合區(qū)組織存在較多的珠光體和貝氏體，高碳馬氏體較少，結(jié)合硬度分析可知，藥皮質(zhì)量系數(shù)為50%力學(xué)性能和組織最好。

圖1 不同藥皮質(zhì)量系數(shù)的焊縫區(qū)的顯微組織500×

圖2 不同藥皮質(zhì)量系數(shù)的熱影響區(qū)顯微組織 500×

由此可見，焊縫金屬在熔化焊時，同樣經(jīng)歷重新熔化、結(jié)晶凝固、轉(zhuǎn)變過程，它的組織特征表現(xiàn)為鐵素體轉(zhuǎn)變成珠光體、馬氏體和貝氏體。在焊縫區(qū)堆焊金屬中組織成細條狀和塊狀分布；在熱影響區(qū)，冷卻速度快組織的晶粒有所長大。

綜上所述，藥皮質(zhì)量系數(shù)為50%時，45鋼焊接接頭的工藝性和力學(xué)性能最優(yōu)，因此最優(yōu)藥皮質(zhì)量系數(shù)選擇50%。

3 結(jié)論

(1)在其它條件一定的情況下，當藥皮質(zhì)量系數(shù)為50%，焊條的引弧性、穩(wěn)弧性最好，飛濺小，脫渣性好，利于施焊者施焊，并且焊縫成形美觀。

(2)焊縫區(qū)硬度在焊條藥皮質(zhì)量系數(shù)為50%的時候最大，藥皮質(zhì)量系數(shù)為20%和80%相差不多。藥皮質(zhì)量系數(shù)為50%時，焊接接頭的熱影響區(qū)硬度較大，在熔合區(qū)和熱影響區(qū)則均勻的分布著珠光體、馬氏體，貝氏體等組織。當藥皮質(zhì)量系數(shù)為50%時，熔合線兩側(cè)組織均勻細密，存在較多的珠光體、鐵素體和貝氏體以及部分索氏體，藥皮質(zhì)量系數(shù)為50%，焊接接頭的力學(xué)性能最好，組織最均勻。