题记: 问:热输入高出要求值对焊接接头产生什么影响 答:碳钢范畴内,未达到元素烧毁的条件下,热输出超出合理区间可能影响接头的塑性和韧性。 正文: 熔焊的一般焊接过程经历加热,熔化,冶金反应,凝固结晶,固态相变,等过程。其中热输入关系到熔池的温度高低和存在时间的长短,直接影响着熔池金属的理化反应,焊缝金属的结晶和相变直接关系到焊接接头的各项性能,若控制不当反应不完全则可能出现焊缝金属的偏析,夹杂,气孔,裂纹,硬化,脆化等不良影响。随着热输入的增加,受热区的最高温度,高温停留时间,冷却速率,等参数将被改变。本文以假设焊接速度与电压不变的前提下提高焊接电流为例,对焊接热输入对焊接接头性能的影响进行描述。 首先描述热输入,弧焊热输入可由公式进行计算:(电流*电压/焊接速度)*热效率因子,其中热效率因子根据焊接方式的不同为固定值。 当焊接电流较小时,焊缝金属为胞状组织。随着电流的增加,焊缝金属为胞状树枝晶至粗大的胞状树枝晶。 晶粒的增大实质是相互吞并,晶界迁移的过程。在此过程中温度越高则原子扩散能力越强,则晶粒的长大速度越快。除此以外,热输入同时对晶粒分布产生影响。热输入对热影响区奥氏体晶粒尺寸关系式lg(D4-D40)=-92.64+2lgη’E’+1.291*10-1/[y’/η’E’)+1.587*10-3] 根据细晶强化理论公式Rel=σ0+Kd-1/2表明随着晶粒尺寸d的细化,屈服强度Rel将提高。反之,当晶粒尺寸d粗大,则屈服强度Rel将降低。 根据晶粒尺寸与韧性的关系公式βTc= lnB - lnC- lnd-1/2表明,随着晶粒尺寸d的细化,脆性转变温度βTc将降低。反之,当晶粒尺寸d的粗大,脆性转变温度βTc将升高。 结合上述公式及金属学理论,随着奥氏体化温度升高,原奥氏体晶粒尺寸增加,珠光体团尺寸随之增加,先共析铁素体量减少,抗拉强度可能有所上升。随着奥氏体晶粒的细化即尺寸越小,晶粒尺寸越小则单位体积内的晶粒度越大,随着晶粒度的增大,单位变形内的晶粒数量增大且位错阻力增加且变形更为均匀,则其塑性变形量增加,因而其屈服强度较好。同时大角度晶界的比例越高,则金属断裂所需消耗功增加,因此韧性较好。反之则可能导致塑性和韧性的降低。 结束语: 焊接热输入中的参数关系到焊缝金属及热影响区金属的晶粒尺寸,相变组织,化合物溶解,偏析倾向,等。进而对焊接接头的塑性和韧性起影响作用。 焊接热输入除影响晶粒尺寸外,其参数同时对合金元素,稀释率,金属冶金,熔滴过渡,等产生影响。进而对焊接接头的包括力学性能,化学成分,耐腐蚀性,高低温性能,等起影响作用。 综上,为保证焊接接头能够满足服役工况的要求,焊接热输入应保持在合理的范畴。 焊接工艺的批准实施是基于工艺评定的过程和数据所编制的一套保守工艺参数应用于焊接生产活动,其中每一个参数的背后都有一套当时现行的理论作为依据。其各项指导参数的区间已经经过对照其执行标准中的要求和重要变素,焊接耗材供应商基于实验数据给出的推荐值,还有焊接工程师学习得来的理论和自己累积的经验,并对其进行了转化和计算将理论和实际相结合,在执行时不应对其进行随意的更改。 錘鍜注: 对于一定合金程度的合金钢,高温停留时间有利于奥氏体均质化,但温度超出合理范畴可能导致奥氏体晶粒严重长大。 对具有回火脆性和再热裂纹的钢种,使用焊后热处理方式改善力学性能应慎重选取热处理参数。 过低的热输入和层间温度可能是有害的。本文未进行相关描述。 对于热影响区不同部位的细分。本文未进行相关描述。 晶粒尺寸为广义描述。本文为进行详细区分。 晶粒尺寸非越小越好,在一些指定服役工况时,要求相对大的晶粒尺寸。本文未进行相关描述。
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