钢薄板TIG焊接头组织与性能分析.doc

《钢薄板TIG焊接头组织与性能分析.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、浅析16Mn钢薄板TIG焊接头组织与性能［摘要］1.采用TIG焊接方法焊接4-6mm厚的16Mn钢薄板，分析焊接工艺参数对接头外观形貌、金属显微组织及硬度的影响。2.实验结果分析，焊接线能量的增加，焊接速度减小，焊缝熔宽和余高增大，焊缝区组织+P+B，焊缝金属晶粒粗化；HAZ有魏氏体组织产生，焊接接头的塑性和韧性下降。3.实验结果分析，焊接线能量较大时，焊接接头金属的显微硬度产生突变，降低焊接接头的力学性能。［关键词］焊接方法-TIG；显微组织；硬度；力学性能16Mn钢是低合金结构钢，与普通碳素结构钢相比，具有强度高、耐腐蚀性好、用于工程结构制造重

2、量轻、低温性能好等特点，主要用于制造车辆、锅炉、桥梁、船舶、压力容器、输油输气管道、核能设备等。我国在钢的基础上发展起来的低合金钢系列中，许多钢种都是16Mn钢的应用，已涉及到焊接技术方面的研究。钨极氩弧焊（TIG）特点是设备较简单、惰性气体保护效果好、电弧稳定、焊接质量好、可靠性高等优点，缺点是较低生产效率。TIG焊适用范围用于几乎所有金属和合金钢的焊接，多用于薄板的焊接及多层焊时的打底焊。研究分析16Mn钢薄板的TIG焊接工艺和焊接接头金属的组织形态、组成相对机械性能的影响及硬度值的变化规律。一、试验条件1．试验材料试验分析选用16Mn钢薄板，

3、厚度为5mm，其化学成分见表1。由于16Mn钢是一种应用非常广泛的焊接方法的含碳量较低，而含Mn量较高，因此它的Mn/S比能达到正常要求，正常情况下不会出现热裂纹，且Mn、Si合金元素的存在可以起到固溶强化的作用来保证钢的强度。选用填充材料为TIG-J50焊丝，焊丝直径为2.5mm。表116Mn钢材料的化学成分（质量分数wt.%）钢号CSiMnSP16Mn0.12～0.180.2～0.60.8～1.2S≤0.050P≤0.0452．实验方法要求与设备选用焊件均开带钝边V形坡口，钝边为3mm，坡口角度为60°。焊前清理焊丝表面、试件坡口内及其正反两侧

4、20mm范围内的油、锈、水分及污物，打磨至出现金属光泽，并用丙酮清洗此处。焊接时采用对接焊，焊件的装配间隙≤1mm，装配材料与焊件焊接材料相同牌号的焊丝进行定位焊，并定位在试件两端的坡口面内侧，焊点长度为10～15mm，预置反变形量3°左右，错变量应≤0.6mm；不需进行任何热处理；采用WSE-315交直流脉冲氩弧焊机进行焊接。两试样均为单面焊双面成形，焊接起始电流均为65A，氩气流量为9L/min，TIG焊接工艺参数如表2所示。表2TIG焊接工艺参数试样编号电源极性焊接电流（A）焊接电压（V）焊接速度（cm/min）线能量（kj/ｃm）1直流正接

5、70～7512～1369～102直流正接65～7012～134～512～13焊后以焊缝中心线为对称轴且垂直于焊缝方向加工金相试样和硬度测试试样，试样尺寸为10mm×5mm×5mm。金相试样用5%的硝酸酒精溶液腐蚀后，分别采用光学显微镜和HVS-1000型显微硬度仪进行接头组织观察和硬度测试。二、实验结果分析1．焊缝成形图1为焊接接头的外观形貌焊缝外观形貌识图1可知，试样1和2焊缝表面均平整，背面无焊瘤，试样2的焊缝熔宽和余高比试样1的大，且焊缝表面形成的韩波纹也较大而稠密。焊接线能量的增大，焊接热输入的增加,从而焊丝的熔化量增加，焊缝表面液体金属堆

6、积焊缝余高增大；焊接线能量的增加，焊接速度的减小,焊接热输入增大，熔池熔融金属量增多，液体金属的表面张力随温度的升高而降低，熔池表面的温度最高，四周的温度较低、表面张力较大，熔池表面的金属从中心流向四周,形成较大熔宽。而焊缝表面鱼鳞纹纹理大而稠密是由于焊接线能量增大时而焊接速度变小，即单位长度焊缝上熔敷量增加，单位长度焊缝上进入熔池的熔滴量增多尺寸变大，所以焊缝表面形成大而稠密鱼鳞纹。由此证明，焊接线能量的增大，焊接速度的减小，焊缝的熔宽、余高增加，同时焊缝表面鱼鳞纹变得大而稠密美观度。2.焊接接头金相显微组织分析图2母材金相显微组织16Mn母材组

7、织为大块状F与片状P组织，P组织呈带状分布。因16Mn钢为热轧钢，所以其组织分布为带状如图2所示。图3焊缝区金相显微组织通过观察图3焊缝区金相显组织，试样1焊缝组织是沿柱状晶界分布的片状或细条状先共析F、晶内有少量的针状F和P；试样2的焊缝组织为沿奥氏体晶界析出的大块状先共析F，晶内有少量P和B出现。这是由于试样1在焊接时焊接线能量较小，焊接热输入量少，导致焊缝金属的冷却速度变大，所以高温停留时间短，形成少而较小的片状或细条状先共析F，继续冷却在原晶内形成针状F和P。试样2的焊接线能量较大，冷却速度反而较小，焊缝金属高温停留的时间较长，形成由奥氏体

8、晶界析出的大块状先共析F,又因焊缝中渗碳体有足够时间扩散，剩余较少量的渗碳体与F混合形成少量的P，同时在块状F形成之后，待