Q235平板堆焊焊接工藝設(shè)計(jì)

1、01 概述 .11.1 材料簡(jiǎn)介.11.2 焊接特點(diǎn).11.3 手工電弧焊.21.4 堆焊方法.21.5 焊接工藝規(guī)范.21.6 焊接中常見(jiàn)缺陷產(chǎn)生原因及防治.31.7 焊前準(zhǔn)備.71.8 焊接工藝參數(shù).72 試驗(yàn)方法及過(guò)程.112.1 試驗(yàn)材料 .112.2 試驗(yàn)設(shè)備 .122.3 試驗(yàn)方法與步驟.122.4 組織分析 .142.5 硬度測(cè)試 .183.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析.203.1 焊接接頭組織.203.2 焊接缺陷分析.22由于焊接接頭各區(qū)域經(jīng)歷的熱循環(huán)不同，出現(xiàn)了以上有代表性的各種組織，焊縫金屬在熔化焊時(shí)，同樣經(jīng)歷重新熔化、結(jié)晶凝固、轉(zhuǎn)變過(guò)程，其組織特征呈現(xiàn)出鐵素體轉(zhuǎn)變珠光體、馬氏體以及魏氏

2、組織。從以上金屬顯微組織照片中可以觀察到，在焊縫區(qū)堆焊金屬中組織成塊狀分布，晶粒比較均勻化；在熱影響區(qū)，組織的晶粒有所長(zhǎng)大，顯微組織變得粗大而且分布呈現(xiàn)樹(shù)枝狀。.253.4 焊接試樣硬度分析.25結(jié)束語(yǔ) .28參考文獻(xiàn) .2911 概述概述1.1 材料簡(jiǎn)介材料簡(jiǎn)介Q235是一種普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，其屈服強(qiáng)度約為235MPa，隨著材質(zhì)厚度的增加屈服值減小。由于Q235鋼含碳量適中，因此其綜合性能較好，強(qiáng)度、塑性和焊接等性能有較好的配合，用途最為廣泛，大量應(yīng)用于建筑及工程結(jié)構(gòu)，以及一些對(duì)性能要求不太高的機(jī)械零件。1.2 焊接特點(diǎn)焊接特點(diǎn)Q235的碳和其他合金元素含量較低，其塑性、韌性好，一般無(wú)淬硬傾向

3、，不易產(chǎn)生焊接裂紋等傾向，焊接性能優(yōu)良。Q235焊接時(shí)，一般不需要預(yù)熱和焊后熱處理等特殊的工藝措施，也不需選用復(fù)雜和特殊的設(shè)備。對(duì)焊接電源沒(méi)有特殊要求，一般的交、直流弧焊機(jī)都可以焊接。在實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)工件的不同加工要求，可選擇手工電弧焊、CO2氣體保護(hù)焊、埋弧焊等焊接方法。1.3 手工電弧焊手工電弧焊手工電弧焊是一種基本的焊接方法，其設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便、靈活，應(yīng)用較為廣泛。 21.4 堆焊方法堆焊方法堆焊是用焊接的方法將具有一定性能的材料堆敷在工件表面的一種工藝過(guò)程。其目的不是為了連接工件,而是為了在工件表面獲得耐磨、耐熱、耐蝕等特殊性能的熔敷金屬層,或是為了恢復(fù)或增加工件的尺寸。應(yīng)用堆焊工

4、藝方法不僅可顯著提高工件的使用壽命、節(jié)省制造及維修費(fèi)用,還可縮短修理和更換零件的時(shí)間、減少停機(jī)的損失,從而提高生產(chǎn)率,降低生產(chǎn)成本。另外應(yīng)用堆焊還能更合理地利用材料,以獲得優(yōu)異的綜合性能,對(duì)改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)也有重大意義。1.5 焊接工藝規(guī)范焊接工藝規(guī)范焊接工藝是承壓設(shè)備焊接的規(guī)定性工藝文件,帶有一定的強(qiáng)制性, 其一般要求是:1) 正確性: 焊接工藝的正確性是指焊接工藝本身的各項(xiàng)要求,如坡口形式及尺寸、焊接方選用、焊材選擇、焊接順序、焊接工藝參數(shù)、預(yù)熱溫度、焊后消氫、焊后熱處理、工藝裝備、操作要點(diǎn)等, 均應(yīng)符合焊接的基本規(guī)則,符合工廠的生產(chǎn)實(shí)際。2) 完整性: 焊接工藝的完整性有兩層含義, 一是對(duì)某

5、一產(chǎn)品而言, 應(yīng)包含受壓元件之間的焊縫, 與受壓元件相焊的焊縫均應(yīng)制定焊接工藝, 否則就認(rèn)為不完整。另一含義是對(duì)某一工藝卡而言, 對(duì)某個(gè)節(jié)點(diǎn)所需的焊接工藝參數(shù)、施焊要點(diǎn)、工藝裝備等均應(yīng)列出。3) 有效性: 焊接工藝有效性, 就是能夠指導(dǎo)焊接施工, 在施焊3過(guò)程中得到貫徹。以上的焊接工藝的一般要求均建立在材料焊接工藝性的基礎(chǔ)之上。焊接工藝性指一種金屬可以在很簡(jiǎn)單的工藝條件下焊接而獲得完好的焊接接頭,能夠滿(mǎn)足使用要求。這里的使用要求主要指焊接接頭的強(qiáng)度、韌性等要求,也就是焊接質(zhì)量的要求。1.6 焊接中常見(jiàn)缺陷產(chǎn)生原因及防治焊接中常見(jiàn)缺陷產(chǎn)生原因及防治1.6.1 氣孔 1）氣孔產(chǎn)生原因 (1)熔池溫

6、度低，導(dǎo)致熔池存在時(shí)間短，氣體未能在有效時(shí)間內(nèi)逸出。 (2)在打底擊穿焊時(shí)，熔敷金屬送給的過(guò)多，使熔池液態(tài)金屬較厚，滅弧停歇時(shí)間長(zhǎng)，造成氣體難以全部逸出。 (3)運(yùn)條角度不適當(dāng)，影響了電弧氣氛的保護(hù)作用，或者操作不熟練，不穩(wěn)定都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生氣孔。 2）氣孔的控制措施 (1)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，加強(qiáng)施工環(huán)境控制，現(xiàn)場(chǎng)建立合理的施工清潔區(qū)。(2)按焊接施工方案要求進(jìn)行坡口清理，嚴(yán)格控制坡口兩側(cè)的清潔度。 (3)加強(qiáng)焊工基本技能的培訓(xùn)，控制焊接電弧的合適長(zhǎng)度。(4)嚴(yán)禁管內(nèi)有穿堂風(fēng)，采取端部封堵等措施。 (5)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)通風(fēng)條件，控制空氣潮濕度小于等于90。 4 (6)按工藝評(píng)定要求，控制氬氣流量，避免出現(xiàn)

7、紊流。 1.6.2 夾渣 1）夾渣產(chǎn)生的原因 (1)手工電弧焊時(shí)，由于運(yùn)條角度不對(duì)或操作不當(dāng)，使熔渣和不能良好的分離。 (2)由于焊條藥皮受潮，藥皮開(kāi)裂或變質(zhì)，藥皮脫落進(jìn)入熔池充分熔化或反應(yīng)不完全，使熔渣不能浮出熔池表面，造成夾渣。 (3)在中間焊層作填充焊時(shí)，由于前層焊道過(guò)渡不平，高低、均勻或焊道清渣不徹底，焊接時(shí)熔渣未能熔化浮出而形成層問(wèn)夾渣2）夾渣的控制措施 (1)加強(qiáng)焊工基本技能的培訓(xùn)，控制鐵水與熔渣分離。 (2)按焊接工藝數(shù)據(jù)單要求，控制焊接電流 (3)加強(qiáng)焊接過(guò)程的層道清理。 (4)使用合適規(guī)格的焊條。 (5)焊接接地線應(yīng)該在工件中合理接地，控制電弧偏吹。 1.6.3 未熔合1）未

8、熔合產(chǎn)生的原因 (1)手工電弧焊時(shí)，由于運(yùn)條角度不當(dāng)或產(chǎn)生偏弧，電弧不能良好地加熱坡口兩側(cè)的金屬，導(dǎo)致坡口面金屬未能充分熔化。 (2)在焊接時(shí)由于上側(cè)坡口金屬熔化后產(chǎn)生下墜，影響下側(cè)坡口面金屬的加熱，形成“冷接” 。 (3)焊接操作時(shí)，在上、下坡口面擊穿順序不對(duì)，未能先擊穿下5坡口后擊穿上坡口，或者在上、下坡口面上擊穿熔孔位置未能錯(cuò)開(kāi)一定的距離，使上坡口熔化金屬下墜產(chǎn)生粘接，造成未熔合。 2）未熔合的控制措施 (1)加強(qiáng)焊工基本技能的培訓(xùn)，消除根部未熔合缺陷產(chǎn)生。 (2)注意層間修整，避免出現(xiàn)溝槽及運(yùn)條不當(dāng)而導(dǎo)致未熔合。 (3)嚴(yán)格按WPs要求，采用合理的焊接電流。 (4)正確處理鎢絲的打磨角

9、度和焊接停留時(shí)間。 1.6.4 未焊透 1）未焊透產(chǎn)生的原因 (1)由于坡口角度小，鈍邊過(guò)大，裝配間隙小或錯(cuò)口，所選擇的焊條直徑過(guò)大，使熔敷金屬送不到根部。 (2)焊接電源小，運(yùn)條角度不當(dāng)或焊接電弧偏向坡口一側(cè)，氣焊時(shí)，火焰能率過(guò)小或焊速過(guò)快。 (3)由于操作不當(dāng)，使熔敷金屬未能送到指定位置，或者未能擊穿形成尺寸一側(cè)的熔孔。 2）未焊透的控制措施 (1)加強(qiáng)坡口質(zhì)量檢查，控制合理的鈍邊量。(2)加強(qiáng)裝配質(zhì)量檢查，嚴(yán)把裝配質(zhì)量關(guān)，控制合理的錯(cuò)邊量。 (3)加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)及偽缺陷在結(jié)構(gòu)的模擬檢驗(yàn)，避免內(nèi)部缺陷的錯(cuò)判。(4)加強(qiáng)焊工基本技能的培訓(xùn)。 (5)按焊接工藝數(shù)據(jù)單要求采用合理的焊接電流。 (6

10、)使用合適規(guī)格的焊材。 61.6.5 焊瘤焊瘤 1）焊瘤產(chǎn)生的原因 (1)由于鈍邊薄，間隙大，擊穿熔孔尺寸大。 (2)由于焊接電流過(guò)大擊穿焊接時(shí)電弧燃燒，加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成熔池溫度增高，熔池體積增加，液態(tài)金屬因自身重力作用下墜而形成燭瘤，焊瘤大多存在于平焊、立焊速度過(guò)慢等。 2）焊瘤的控制措施 (1)選擇合適的鈍邊尺寸和裝配間隙，控制熔孔大小并均勻一致，一般熔孔直徑為O8 125倍的焊條直徑，平焊打底焊時(shí)不應(yīng)出現(xiàn)可見(jiàn)的熔孔，否則背面會(huì)形成焊瘤。 (2)氣焊時(shí)焊絲角度、送絲速度及其擺動(dòng)應(yīng)適當(dāng)，可利用氣體火焰的壓力來(lái)控制鐵水的溢出。 (3)選擇合理的焊接規(guī)范，擊穿焊接電弧加熱時(shí)間不可過(guò)長(zhǎng)，操作應(yīng)該

11、熟練自如，運(yùn)條角度適當(dāng)。 1.6.6 咬邊咬邊 1）咬邊產(chǎn)生的原因 (1)主要是焊接電流過(guò)大，電弧過(guò)長(zhǎng)，運(yùn)條角度不適當(dāng)?shù)取?(2)運(yùn)條時(shí)，電弧在焊縫兩側(cè)停頓時(shí)間短，液態(tài)金屬未能填滿(mǎn)熔橫焊時(shí)電弧在上坡口面停頓的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，以及運(yùn)條、操作不正確也成咬邊。 (3)氣焊時(shí)火焰能率過(guò)大，焊嘴傾斜角度不當(dāng)，焊炬和焊絲擺動(dòng)不當(dāng)?shù)取?2）咬邊的控制措施 7(1)加強(qiáng)焊接標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)定缺陷標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)，正確判斷咬邊的深長(zhǎng)度。 (2)加強(qiáng)焊工基本技能培訓(xùn)。 (3)嚴(yán)格按焊接工藝數(shù)據(jù)單要求，正確選擇焊接電流。 (4)加強(qiáng)焊工的自檢工作，正確處理咬邊缺陷。1.7 焊前準(zhǔn)備本次試驗(yàn)由于是堆焊，木材不用開(kāi)坡口，清除焊件表面及的銹

12、蝕、油污等有害物質(zhì)，避免產(chǎn)生焊接缺陷，焊材無(wú)需預(yù)熱。同時(shí)也要保證焊條的表面清潔、無(wú)污物。1.8 焊接工藝參數(shù)焊接工藝參數(shù)是為保證焊接質(zhì)量而選定的諸物理量( 如焊接電流、電弧電壓、焊接速度、熔池溫度等) 的總稱(chēng)。焊接參數(shù)選擇的正確與否, 直接影響焊縫的形狀、尺寸、焊接質(zhì)量。1.8.1. 選擇焊條的原則選擇焊條的原則1.根據(jù)等強(qiáng)度觀點(diǎn),選擇滿(mǎn)足母材力學(xué)性能的焊條,或結(jié)合母材力學(xué)性能的焊條,或強(qiáng)合母材的可焊性,改用非強(qiáng)度而焊接性好的焊條,但考慮焊縫結(jié)構(gòu)型式,以滿(mǎn)足等強(qiáng)度等剛度要求。2.便其合金成分符合或接近母材。3.母材含碳、硫、磷有害雜質(zhì)較高時(shí)，應(yīng)選擇抗裂性和抗氣孔性能較好的焊條.建議選用氧化鈦鈣

13、型,、鈦鐵礦型焊條.如果尚8不能解決,可選用低氫型焊條。4.在承受動(dòng)載荷和沖擊載荷情況下,除保證強(qiáng)度外,對(duì)沖擊韌性、延伸率勻有較高的要求,應(yīng)依次選用低氫型、鈦鈣型和氧化鐵型焊條。5.接觸腐蝕介質(zhì)的,必須根據(jù)介質(zhì)種類(lèi)、濃度、工作溫度以及區(qū)分是一般腐蝕還是晶間腐蝕等,選擇合適的不銹鋼焊條。6.在磨損條件下工作時(shí),應(yīng)區(qū)分是一般還是受沖擊磨損,是常溫還是百高溫下磨損。1.8.2 焊接電流的選擇（1）焊條電流焊接電流是焊條電弧焊的主要工藝參數(shù)，焊工在操作過(guò)程中需要調(diào)節(jié)的只有焊接電流，而焊接速度和電弧電壓都是由焊工控制的。焊接電流的選擇直接影響著焊接質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率。焊接電流越大，熔深越大，焊條熔化快，焊

14、接效率也高，但是焊接電流太大時(shí)，飛濺和煙霧大，焊條尾部易發(fā)紅，部分涂層會(huì)失效或崩落，而且容易產(chǎn)生咬邊、焊瘤、燒穿等缺陷，增大焊件變形，還會(huì)使接頭熱影響區(qū)晶粒粗大，焊接接頭的韌性降低；焊接電流太小，則引弧困難，焊條容易粘連在工件上，電弧不穩(wěn)定，易產(chǎn)生未焊透、未熔合、氣孔和夾渣等缺陷，且生產(chǎn)率低。因此，選擇焊接電流時(shí)，應(yīng)根據(jù)焊條類(lèi)型、焊條直徑、焊件厚度、接頭形式、焊縫位置及焊接層數(shù)來(lái)綜合考慮。首先應(yīng)保證9焊接質(zhì)量，其次應(yīng)盡量采用較大的電流，以提高生產(chǎn)效率。板厚較的，T 形接頭和搭接頭，在施焊環(huán)境溫度低時(shí)，由于導(dǎo)熱較快，所以焊接電流要大一些。但主要考慮焊條直徑、焊接位置和焊道層次等因素。焊條直徑/m

15、m1.622.53.24.05.06.0焊接電流/A25-4040-6550-80100-130160-210260-270260-300K 值20-2525-3030-4040-50表 1-8-1 焊接電流參考值焊接電流一般可根據(jù)焊條直徑進(jìn)行初步選擇，可根據(jù)表 1-8-1 粗略計(jì)算，焊接電流初步選定后，要經(jīng)過(guò)試焊，檢查焊縫成形和缺陷才可確定。對(duì)于有力學(xué)性能要求的如鍋爐、壓力容器等重要結(jié)構(gòu)，要經(jīng)過(guò)焊接工藝評(píng)定合格以后，才能最后確定焊接電流等工藝參數(shù)。 （2）焊條直徑 焊條直徑是根據(jù)焊件厚度、焊接位置、接頭形式、焊接層數(shù)等進(jìn)行選擇的。總結(jié)：本次試驗(yàn)規(guī)定我的焊接直徑是3.2mm，我們組四個(gè)人確定的

16、焊接電流為80A、100A、120A、140A，我的焊接電流為140A.101.8.3 焊接速度焊接速度提高時(shí)熱輸入量減少，使熔深、熔寬有所降低，余高也減少。焊速太快，會(huì)造成咬邊、未熔合；焊速太慢，會(huì)造成漫溢。焊接速度的高低是焊接生產(chǎn)率高低的重要指標(biāo)之一。從提高焊接生產(chǎn)率考慮，措施之一是提高焊速。要保證給定的焊縫尺寸，則在提高焊接速度時(shí)要相應(yīng)地提高焊接電流和焊接電壓，這三個(gè)量是相互聯(lián)系的。大功率電弧高速焊時(shí)，強(qiáng)大的電弧力把熔池金屬猛烈地排到尾部，并在那里迅速凝固，熔池金屬?zèng)]有均勻分布在整個(gè)焊縫寬度上，形成咬邊。這種現(xiàn)象限制了焊速的提高，采用雙絲焊或多弧焊可進(jìn)一步提高焊速，并可防止上述相象的產(chǎn)生

17、。同時(shí)為了避免焊接速度不同給實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)影響，我們組盡量把速度控制在同一速度內(nèi)。1.8.4 焊接電源的選擇手弧焊時(shí)，根據(jù)焊條藥皮種類(lèi)和性質(zhì)選用電源。用交流電源時(shí)，弧焊變壓器的空載電壓不得低于 70V，否則引弧困難，電弧燃燒不穩(wěn)定。對(duì)于酸性焊條(E4303)，雖然可交、直流兩用，但應(yīng)盡量選用交流電源， 因?yàn)槠鋬r(jià)格比較便宜。1.8.5 焊接電壓和電弧長(zhǎng)度的選擇焊條電弧焊中電弧電壓不是焊接工藝的重要參數(shù)，一般不須確定。但電弧電壓是由電弧長(zhǎng)度來(lái)決定的，電弧長(zhǎng)則電弧電壓高，11反之則低電弧長(zhǎng)度是焊條芯的融化端到焊接熔池表面的距離。它的長(zhǎng)短的控制主要取決于焊工的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和技巧。在焊接過(guò)程中，電弧長(zhǎng)短直接

18、影響焊縫的質(zhì)量和成形。如果電弧長(zhǎng)，電弧飄擺，燃燒不穩(wěn)定，飛濺增加，熔深小，熔寬大，易形成氣孔缺陷。電弧短，則經(jīng)常出現(xiàn)短路。電弧長(zhǎng)度往往是個(gè)抽象的概念，判斷時(shí)可根據(jù)具體的情況靈活掌握。2 試驗(yàn)試驗(yàn)方法及過(guò)程方法及過(guò)程2.1 試驗(yàn)材料試驗(yàn)材料試樣材料是尺寸為1004015（mm）的Q235低碳鋼熱軋鋼板，其主要化學(xué)成分如表2-1-1：化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）SiSP牌號(hào)等級(jí)CMnA0.14-0.220.30-0.650.050 B0.12-0.200.30-0.700.045 0.045 C0.180.040 0.040 Q235D0.170.35-0.800.300 0.350.35 表 2

19、-1-1 Q235 熱軋鋼化學(xué)成分J422 焊條若干、粗細(xì)金相砂紙 1 套、平板玻璃 1 塊、4%硝酸酒精溶液無(wú)水乙醇脫脂棉若干。122.2 試驗(yàn)設(shè)備試驗(yàn)設(shè)備鎢極交、直流方波氬弧焊焊機(jī)（焊機(jī)型號(hào) WANBO-WSE-350）、BM-4XDV 倒置金相顯微鏡、維氏顯微硬度計(jì) HV1000A、型材切割機(jī)（J1G-DI-355）、250 毫米落地砂輪機(jī)、金相砂紙、金相拋光機(jī)（粗拋機(jī)、精拋機(jī)）。 2.3 試驗(yàn)方法與步驟試驗(yàn)方法與步驟2.3.1 試驗(yàn)流程分組查閱文獻(xiàn)確定焊接電流切試樣磨金相組織焊接觀察組織組織拍照硬度測(cè)試數(shù)據(jù)分析得出結(jié)論132.3.2 試驗(yàn)步驟保證實(shí)驗(yàn)是空氣流通良好，檢查切割機(jī)、焊機(jī)、焊

20、條、母材是否適合焊接的操作，保證焊機(jī)周?chē)鷽](méi)有易燃易爆物品，焊機(jī)必須接地，焊接電纜需有良好的絕緣外層，焊接時(shí)需穿戴好安全防護(hù)用具、并且不能穿化纖的衣服要穿棉質(zhì)的長(zhǎng)褲，焊接時(shí)需嚴(yán)格遵守焊接使用章程。步驟如下：（1）選取標(biāo)準(zhǔn)鋼材，把 Q235 鋼材切割成 6 個(gè)尺寸相近的小試樣。（2）對(duì)試樣進(jìn)行單層焊堆焊焊接。（3）進(jìn)行焊接，依次觀察并記錄引弧性，穩(wěn)弧性，飛濺，電弧吹力，渣的覆蓋情況，脫渣性，焊縫成形，焊接缺陷（氣孔、咬邊、夾雜物、裂紋、焊接變形、未溶合、咬邊等）等工藝性能的好壞。（4）待焊件冷卻將焊件切割成適合打磨的小塊。（5）先用砂輪機(jī)把試樣表面磨平，再用砂紙打磨試樣直到最后一道砂紙磨出的試樣只

21、有同方向的淺劃痕，打磨砂紙要從粗到細(xì)依次使用，最后用拋光機(jī)粗拋、精拋拋光試樣，然后在顯微鏡下觀察組織并拍照。（6）用維氏顯微硬度計(jì)（HV1000A）測(cè)試試樣的硬度并記錄數(shù)據(jù)。（7）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。142.4 組織組織分析分析2.4.1 金相試樣制備1、磨制：磨樣分為粗磨和細(xì)磨,磨制的目的是得到平整光滑的磨面。粗磨，是將取樣所形成的粗糙表面和不規(guī)則的外形的試樣修整成形，再根據(jù)檢驗(yàn)?zāi)康拇_定磨面方向，并將其修整平坦。細(xì)磨是消除粗磨留下的較深磨痕，為拋光工序做準(zhǔn)備。本次試驗(yàn)采用手工細(xì)磨，使用的金相砂紙是：180#、320#、600#、800#、1000#，號(hào)數(shù)越大,砂紙?jiān)郊?xì),細(xì)磨時(shí)從最粗的開(kāi)始磨。打磨的

22、時(shí)侯應(yīng)順號(hào)進(jìn)行，將金相砂紙放在玻璃平板上，手持試樣向前平推，同一片砂紙上朝單一方向磨制，切不可來(lái)回磨，以防止磨面磨制不均勻、不平衡， 。當(dāng)新的磨痕蓋過(guò)舊的磨痕,更換下一號(hào)砂布。換砂布時(shí)，試樣轉(zhuǎn) 90，使新的磨痕垂直舊磨痕，易于觀察粗痕的逐漸消除。依此類(lèi)推，一直磨到1000#。圖 2-4-1 打磨砂紙2、拋光：拋光是金相試樣制備的最后一道工序，目的是消除是試樣磨面上的細(xì)微磨痕，得到一個(gè)平整的鏡面。金相拋光一15般可分為機(jī)械拋光，電解拋光和化學(xué)拋光。本試驗(yàn)采用的是機(jī)械拋光。機(jī)械拋光是在拋光機(jī)上進(jìn)行的，拋光時(shí)要在拋光盤(pán)上裝拋光織物，并將金剛石研磨膏涂抹在拋光盤(pán)上起磨削作用。一般粗拋時(shí)多采用帆布、呢子

23、等織物，研磨膏粒度為 1.0m。精拋時(shí)多用棉絲絨、綢子、尼龍布等拋光織物，金剛石研磨膏粒度為0.5m。理想的拋光面應(yīng)是平整、光亮無(wú)痕，也沒(méi)有浮凸，而且石墨及金屬夾雜物無(wú)脫落，無(wú)曳尾現(xiàn)象等。圖 2-4-2 粗拋機(jī) 圖 2-4-3 精拋機(jī)163、浸蝕：拋光后的試樣表面是平整光亮的鏡面，但是在顯微鏡下看不到金屬的組織，因此，必須采用適當(dāng)?shù)娘@示方法，才能顯示出組織。組織顯示的方法有很多，如化學(xué)顯示、電解顯示等。本試驗(yàn)采用的是化學(xué)顯示法，即將拋光好的金相試樣用腐蝕劑擦拭試樣，這樣既能顯示出組織還能腐蝕出熔合線。常見(jiàn)的碳鋼合金鋼選腐蝕劑的原則一般為：按體積計(jì)算，硝酸：1-10ml 乙醇 90-99ml，硝

24、酸加入量按材料選擇，常用 3%-4%溶液。本實(shí)驗(yàn)采用 4%的硝酸酒精溶液作為侵蝕劑。浸蝕操作時(shí)，用揩擦法，應(yīng)注意觀察試樣表面顏色的變化，待磨面變?yōu)殂y灰色或灰黑色時(shí)，立即用水沖洗，再用酒精沖去表面的水分，熱風(fēng)吹干即可。浸蝕時(shí)間應(yīng)視金屬的組織，浸蝕劑的深度及要求而定，由幾秒，至幾十秒不等。一般浸蝕到試樣磨面稍發(fā)暗即可，不能腐蝕的太清或太重。 圖 4-4-4 試樣2.4.2 組織觀察本次試驗(yàn)采用金相顯微鏡進(jìn)行組織觀察，試樣浸蝕后觀察其17金相組織，在 BM-4XD 倒置金相顯微鏡下拍照，這個(gè)設(shè)備的原理及圖2-4-5 BM-4XDV倒置金相顯微鏡具體操作如下：1）首先了解顯微鏡各個(gè)主要部件的作用及所有

25、位置。2）打開(kāi)顯微鏡開(kāi)關(guān)。3）把試樣分成幾個(gè)有代表性區(qū)域。同一區(qū)域下用先低倍（4）物鏡進(jìn)行調(diào)試，即轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)手輪，將載物臺(tái)將至最低位置，然后從目鏡中觀察的同時(shí)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)手輪使載物臺(tái)慢慢上升，待看到組織出現(xiàn)，即停止粗調(diào)進(jìn)行微調(diào)，調(diào)至組織清晰為止。4）然后用高倍的物鏡觀察，輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)物鏡座，將所需物鏡轉(zhuǎn)到試樣下方，再稍微調(diào)整即可清晰。5）調(diào)節(jié)孔徑光欄至最佳位置，可提高映像的清晰度。6）尋找相應(yīng)的組織區(qū)進(jìn)行觀察，并分別進(jìn)行拍照存檔。7)試樣不動(dòng)，旋轉(zhuǎn)物鏡到 10、40，重復(fù)以上183、4、5、6 的步驟。8）移動(dòng)試樣換個(gè)區(qū)域，重復(fù)以上 3、4、5、6、7 的步驟。2.5 硬度測(cè)試硬度測(cè)試本次試驗(yàn)測(cè)試的

26、力學(xué)性能指標(biāo)為硬度，采用的硬度測(cè)試設(shè)備為華銀 HV-1000A 維氏顯微硬度計(jì)。硬度測(cè)定是機(jī)械性能試驗(yàn)中最簡(jiǎn)單、最常用的一種方式，常用的方法為壓入法。其標(biāo)志為反映固體材料在受到其他物體壓入時(shí)所表現(xiàn)出的抵抗彈性變形、塑性變形和破裂的綜合能力。若將硬度測(cè)量對(duì)象縮小到顯微尺寸以?xún)?nèi)，就稱(chēng)為顯微硬度試驗(yàn)。顯微硬度測(cè)試試驗(yàn)采用靜力壓入法，壓頭是一個(gè)極小的金剛石角錐體。用一個(gè)很小的試驗(yàn)力壓入試件，以單位壓痕面積所承受的試驗(yàn)力作為硬度值的計(jì)量指標(biāo)。圖 2-5-1 華銀 HV-1000A 維氏顯微硬度計(jì)在測(cè)試硬度時(shí)，也把試樣分為幾個(gè)有代表性的區(qū)域，根據(jù)組19織的分布來(lái)確定每個(gè)區(qū)的硬度分布。選定一個(gè)區(qū)域，轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡

27、，使目鏡對(duì)著試樣，緩慢搖動(dòng)右下方手柄直至目鏡內(nèi)出現(xiàn)試樣組織，然后小心搖動(dòng)手柄，以防試樣和物鏡相碰。當(dāng)目鏡里組織最清晰時(shí)停止搖動(dòng)手柄。按下操作界面上的加載按鈕，壓頭自動(dòng)加載、保荷、卸荷，卸荷后目鏡自動(dòng)轉(zhuǎn)回中心位置，這時(shí)目鏡里會(huì)出現(xiàn)如圖所示的小菱形，通過(guò)移動(dòng)目鏡兩邊手柄測(cè)量菱形的兩條對(duì)角線長(zhǎng)度，當(dāng)目鏡里的兩條刻度線垂直并夾住菱形的一條對(duì)角線時(shí)，讀出目鏡上手柄的刻度并記錄下數(shù)據(jù)，用同樣方法測(cè)出另一條對(duì)角線長(zhǎng)度，在屏幕上輸入兩個(gè)對(duì)角線值就可以讀出相應(yīng)硬度。顯微維氏硬度壓頭為菱面錐體壓頭，它的硬度值是用試驗(yàn)力除以壓痕表面積所得的商表示，壓痕面積根據(jù)壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度求的。在具體操作時(shí)，只需按選定的試驗(yàn)力，將

28、測(cè)得的對(duì)角線長(zhǎng)度輸入系統(tǒng)，即可獲得顯微硬度值。顯微硬度的符號(hào)仍用 HV 表示，但在符號(hào)后應(yīng)加注試驗(yàn)力和保持時(shí)間，本次試驗(yàn)中采用 1kgf 的試驗(yàn)力，保持時(shí)間為 12s。圖 2-5-3 硬度壓痕測(cè)試圖203.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析3.1 焊接接頭組織焊接接頭組織焊接接頭由焊縫和焊接熱影響區(qū)組成，焊接時(shí)母材熱影響區(qū)上各點(diǎn)距離焊縫的遠(yuǎn)近不同所以各點(diǎn)所經(jīng)歷的焊接熱循環(huán)不同，就會(huì)出現(xiàn)不同的組織，從而體現(xiàn)不同的性能，根據(jù)焊縫熱影響區(qū)組織的不同可以大致分為四個(gè)區(qū)域：熔合區(qū)、過(guò)熱區(qū)、相變重結(jié)晶區(qū)、不完全相變區(qū)。熔合區(qū)附近，焊縫與母材不規(guī)則結(jié)合，形成了分界面，非自發(fā)晶核會(huì)依附在這個(gè)表面上以柱狀晶的形態(tài)向焊縫中

29、心生長(zhǎng)，形成如圖 5-2 所示的柱狀晶區(qū)。在過(guò)熱區(qū)金屬處于過(guò)熱狀態(tài)，奧氏體經(jīng)晶粒發(fā)生嚴(yán)重長(zhǎng)大，冷卻后會(huì)得到粗大的組織，導(dǎo)致硬度下降，相變重結(jié)晶區(qū)的金屬由于發(fā)生重結(jié)晶，空氣中冷卻后會(huì)形成均勻細(xì)小的鐵素體和珠光體組織，此區(qū)的塑性和韌性都比較好，不完全重結(jié)晶區(qū)只有一部分組織發(fā)生了相變重結(jié)晶過(guò)程，而始終未溶入奧氏體的鐵素體，在加熱時(shí)會(huì)發(fā)生長(zhǎng)大，變成較粗大的鐵素體組織，所以該區(qū)域金屬的組織是不均勻的，晶粒大小不一，一部分是經(jīng)過(guò)重結(jié)晶的晶粒細(xì)小的鐵素體和珠光體，力學(xué)性能也不均勻。21圖 3-1-1 低碳鋼熱影響區(qū)分布特征圖 3-1-2 焊縫金屬的結(jié)晶組織示意圖3.2 焊接缺陷分析焊接缺陷分析由于焊接電流較

30、大。焊接過(guò)程中飛濺也較大，還發(fā)生了咬邊，原因應(yīng)該是焊接電流過(guò)大電弧過(guò)長(zhǎng)，運(yùn)條角度不適當(dāng)，沒(méi)有產(chǎn)生未融合、未焊透等缺陷，渣的覆蓋性也良好，焊后在顯微鏡下觀察未發(fā)現(xiàn)裂紋和氣孔。223.3 焊接試樣金相組織分析本試驗(yàn)的試樣是 Q235 鋼用直徑為 3.2mm 的 J422 焊條平板堆焊得到的，觀察其焊接接頭各區(qū)域的金相組織得到以下結(jié)論： 3.3.1 焊縫區(qū)組織分析 40X 100X 400X 上圖為在不同的放大倍數(shù)下焊縫區(qū)的金相組織圖，可以看出Q235 焊縫區(qū)的組織主要由灰白色鐵素體和黑色馬氏體、粒狀貝23氏體組成。 3.3.2 熱影響區(qū)組織分析 40X 100X 400X上圖是不同放大倍數(shù)下觀察到

31、的焊接熱影響區(qū)組織圖，這個(gè)區(qū)域組織主要有鐵素體、珠光體，和少量的貝氏體和馬氏體組成，且晶粒大小不一，應(yīng)該是不完全重結(jié)晶區(qū)。243.3.3 母材組織分析 40X 100X 400X上圖為不同放大倍數(shù)下的 Q235 鋼母材的組織圖，塊狀多面體組織為鐵素體, 黑色多面體組織為珠光體,鐵素體和珠光體較為均勻地混合分布著。由于焊接接頭各區(qū)域經(jīng)歷的熱循環(huán)不同，出現(xiàn)了以上有代表性的各種組織，焊縫金屬在熔化焊時(shí)，同樣經(jīng)歷重新熔化、結(jié)晶凝固、轉(zhuǎn)變過(guò)程，其組織特征呈現(xiàn)出鐵素體轉(zhuǎn)變珠光體、馬氏體25以及魏氏組織。從以上金屬顯微組織照片中可以觀察到，在焊縫區(qū)堆焊金屬中組織成塊狀分布，晶粒比較均勻化；在熱影響區(qū)，組織的

32、晶粒有所長(zhǎng)大，顯微組織變得粗大而且分布呈現(xiàn)樹(shù)枝狀。 3.4 焊接試樣硬度分析焊接試樣硬度分析3.4.1 試樣各區(qū)域硬度通過(guò)測(cè)試得到以下表 3-4-1 所示硬度：焊縫區(qū)熱影響區(qū) 母材區(qū)D14.504.43D14.704.63D14.404.59D24.414.50D24.684.75D24.464.51硬度149.5148.8硬度HV134.9134.9硬度HV144.0143.3平均值149.15平均值134.9平均值143.65表 3-4-1 焊接接頭組織各區(qū)域硬度值26 圖 3-4-1 焊接接頭各區(qū)域硬度曲線圖觀察焊接接頭各區(qū)域組織硬度值，可以看出焊縫區(qū)硬度最大，母材次之，熱影響區(qū)硬度最小

33、，因?yàn)楹缚p區(qū)組織晶粒細(xì)小，過(guò)熱區(qū)的晶粒長(zhǎng)的較大硬度小。3.4.2 焊接電流大小對(duì)硬度的影響同組得到如下 3-4-2 硬度表：Q235 低碳鋼焊接接頭硬度值表（HV）直徑組別電流焊縫區(qū)均值熱影響區(qū)均值180 146.5133.2145.7141.8161.2 172.7 159.2 164.4 2100213.3204.9193.6203.9143.3146.2 130.7 140.13120.0 150.5156.8157.9155.1176.5 171.4 164.3 170.7 3.2 4140.0 144.0 139.6132.1138.6134.9134.9 133.7134.5 母材平均硬度為 151.5 表 3-4-2 同組硬度比較表27在焊速一定的情況下，焊接電流大時(shí)，焊接線能量大，冷卻速度較小，晶粒來(lái)得及長(zhǎng)大，最終硬度較大，焊接電流小時(shí)，焊接線能鼉小，冷卻速度較大，焊縫組織中柱狀晶細(xì)長(zhǎng)，對(duì)焊接接頭的熱影響區(qū)而言，電流增大時(shí)，單位時(shí)間輸人的熱量高，熔池溫度高，高溫停留時(shí)間長(zhǎng)，焊件所受的熱影響較大，因此出現(xiàn)相應(yīng)區(qū)域內(nèi)晶粒隨之增大的現(xiàn)象。焊接