CO2焊絲中所含合金元素對焊接性能的影響

tags:    時間:2014-03-11 12:56:15
CO2焊絲中所含合金元素對焊接性能的影響簡介
    CO2氣體保護焊鍍銅焊絲是一種高效、節能、節材的焊接材料,焊鋒成型美觀,適用於低碳鋼和低合金鋼的焊接。執行標準為<GB/T8110-1995>,其型號為……
CO2焊絲中所含合金元素對焊接性能的影響正文
    

CO2氣體保護焊鍍銅焊絲是一種高效、節能、節材的焊接材料,焊鋒成型美觀,適用於低碳鋼和低合金鋼的焊接。執行標準為<GB/T8110-1995>,其型號為H08Mn2SiA、H04Mn2SiTiA、H04Mn2SiAlTiA等。CO2焊絲,其含碳量都較低,大多都在0.1%以下,同時含有Si、Mn、S、P、Cr、AI、Ti、Mo、V等合金元素。這些合金元素對焊接性能有何影響,下面分別說明;

硅(Si)元素對焊接性有何影響?

    硅是焊絲中最常用的脫氧元素,它可以防止鐵與氧化合,並可在熔池中還原FeO。但是單獨用硅脫氧,生成的SiO2熔點高(約1710℃),且生成物的顆粒小,難以從熔池中浮出,易造成焊縫金屬夾渣。

錳(Mn)元素對焊接性有何影響?

    錳的作用與硅相似,但脫氧能力比硅稍差一些。單獨用錳脫氧,生成的MnO密度較大(15.11g/cm3),也不易從溶池中浮出。在焊絲中含錳,除了脫氧作用外,還能和硫化合生成了硫化錳(MnS),並被除去(脫硫),故可降低由硫引起的熱裂紋的傾向。

由於單獨用硅和錳脫氧,都難以除去脫氧的生成物。故目前多採用硅錳聯合脫氧,使生成的SiO2和MnO複合成硅酸鹽(MnO·SiO2)。MnO·SiO2的熔點低(約1270℃)且密度小(約3.6g / cm3),在熔池中能凝聚成大塊熔渣而浮出,達到良好的脫氧效果。

    錳也是鋼材中的重要合金元素,也是重要的淬透性元素,它對焊縫金屬的韌性有很大影響。

    當Mn含量<0.05%時焊縫金屬的韌性很高;

    當Mn含量>3%后又很脆;

當Mn含量 = 0.6~1.8%時,焊縫金屬有較高的強度和韌性。

硫(S)元素對焊接性有何影響?

硫在鋼中常以硫化鐵的形式存在,並呈網狀分佈在晶粒邊界,因而顯著地降低鋼的韌性。鐵加硫化鐵的共晶溫度較低(985℃),因此,在進行熱加工時,由於加工開始溫度一般為1150~1200℃,而鐵和硫化鐵共晶已經熔化,從而導致加工時開裂,這種現象就是所謂「硫的熱脆性」。硫的這種性質使鋼在焊接時產生熱裂紋。因此,一般在鋼中對硫的含量都嚴格加以控制。普通碳素鋼、優質碳素鋼以及高級優質鋼的主要區別就在於硫、磷含量的多少。

前面提到,錳有脫硫作用,這是因為錳可與硫形成高熔點(1600℃)的硫化錳(MnS),它呈粒狀分佈於晶粒內。在熱加工時,硫化錳有足夠的塑性,因而消除了硫的有害作用。因此鋼中保持一定的含錳量是有益的。

磷(P)元素對焊接性有何影響?

磷在鋼中能全部溶於鐵素體內。它對鋼的強化作用僅次於碳,使鋼的強度和硬度增加,磷能提高鋼的抗腐蝕性能,而塑性和韌性則顯著降低。特別在低溫時影響更為嚴重,這稱為磷的冷跪傾向。故它對焊接不利,增加鋼的裂縫敏感性。作為雜質,磷在鋼中的含量也要加以限制。
    鉻(Cr)元素對焊接性有何影響?

鉻能提高鋼的強度和硬度而塑性和韌性降低不大。鉻具有很強的耐蝕、耐酸的能力,所以奧氏體不鏽鋼中一般都含有較多的鉻(13%以上)。鉻還具有很強的抗氧化能力和耐熱性。因此,鉻在耐熱鋼中應用也很廣,如12CrMo、15CrMo 5CrMo 等鋼中都含有一定量的鉻。

鉻是奧氏體鋼的重要組成元素和鐵素體化的元素,它在合金鋼中能提高在高溫時的抗氧化能力和機械性能。在奧氏體不鏽鋼中,當鉻鎳的總量為40%,Cr/Ni = 1時,有熱裂縫傾向;當Cr/Ni = 2.7時,就沒有熱裂縫傾向。所以一般18-8型鋼中Cr/Ni = 2.2~2.3左右時,鉻在合金鋼中就容易產生碳化物,使合金鋼導熱變差,容易產生氧化鉻,使焊接造成困難。

鋁(AI)元素對焊接性有何影響?

鋁是強烈的脫氧元素之一,故用鋁作脫氧劑,不僅可少產生FeO,且易於使FeO還原,有效地抑制在熔池中產生的CO氣體的化學反應,提高抗CO氣孔的能力。另外,鋁還能和氮化合而起固氮作用,故也能減少氮氣孔。但是用鋁脫氧,生成的AI2O3熔點很高(約2050℃),以固態存在熔池中,容易引起焊縫夾渣。同時,含鋁的焊絲容易引起飛濺,鋁的含量過高還會降低焊縫金屬抗熱裂能力, 因而焊絲中含鋁量必須嚴格控制,不宜過多。若在焊絲中含鋁量控制適當,則在焊縫金屬的硬度、屈服點、抗拉強度均稍有提高。

鈦(Ti)元素對焊接性有何影響?,

鈦也是一種強烈的脫氧元素,且也能和氮化合成TiN而起固氮作用,提高焊縫金屬抗氮氣孔的能力。

  若Ti和B(硼)在焊縫組織中含量適當,可以使焊縫組織得到細化。

鉬(Mo)元素對焊接性有何影響?

鉬在合金鋼中能提高鋼的強度、硬度,細化晶粒,防止回火脆性和過熱傾向,提高高溫強度、蠕變強度及持久強度、含鉬小於0.6%時,可以提高塑性,減少產生裂紋的傾向,提高衝擊韌性。鉬有促進石墨化的傾向。故一般含鉬的耐熱鋼如16Mo、12CrMo、15CrMo等含鉬量約在0.5%左右。鉬在合金鋼中的含量在0.6 ~1.0%時,鉬會使合金鋼的塑性和韌性下降,增加合金鋼的淬火傾向。

釩(V)元素對焊接性有何影響?

釩可提高鋼的強度,細化晶粒,降低晶粒長大傾向,提高淬硬性。釩是較強烈的碳化物形成元素,所形成的碳化物在650℃以下都是穩定的。有時效硬化作用。釩的碳化物具有高溫穩定性,因而能提高鋼的高溫硬度。釩能夠改變碳化物在鋼中的分佈狀況,但是釩容易生成難熔的氧化物,增加了氣焊和氣割的困難。一般焊縫中含釩量在0.11%左右時,可以起到固氮作用,變不利為有利。

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