精選哈工大焊接畢業(yè)論文

1、哈工大焊接畢業(yè)論文PAGE PAGE 39成人高等教育 畢業(yè)論文 題 目：低碳鋼外表電弧堆焊耐磨層工藝 及組織性能分析 專 業(yè) 焊接技術與工程 類 別 專升本 層 次 本科 學 生 孔偉 函 授 站 濟寧函授站 學 號 C1002492101 指導教師 苗現(xiàn)華 開題報告日期 2012年4月20日 哈爾濱工業(yè)大學 2023年4月目 錄摘 要ABSTRACT1 前 言1.1 堆焊技術的開展及應用11.1.1 根本概念11.1.2 我國堆焊技術的開展狀況31.1.3 堆焊技術在生產(chǎn)中應用41.2 堆焊方法4 1.2.1 焊條電弧堆焊4 1.2.2埋弧堆焊6 1.2.3 鎢極氬弧堆焊71.3 課題內(nèi)容

2、及目的82 實 驗2.1 實驗材料92.1.1 母材及其性能92.1.2 焊材成分及其性能92.2 實驗設備102.2.1 焊接設備102.2.2 金相實驗設備112.2.3 熱處理設備132.2.4 硬度實驗設備132.3 實驗方法132.3.1 焊接實驗132.3.2 熱處理實驗142.3.3 金相實驗152.3.4 硬度試驗173 實驗數(shù)據(jù)分析3.1 金相組織分析193.2 焊接線能量對顯微組織的影響223.3 堆焊層顯微硬度分析223.4 熱處理影響分析244 結 論27謝 辭28參考文獻29摘 要 焊條堆焊技術早已在實際生產(chǎn)中廣泛應用，然而堆焊工藝對堆焊層組織和性能影響很大。本課題選

3、用D212焊條在Q235B材料外表進行堆焊，通過調(diào)整焊接工藝參數(shù)及焊后不同熱處理工藝處理，研究堆焊層的組織和性能。實驗結果說明，隨著焊接線能量的增加，第一層堆焊層的稀釋率加大，堆焊層硬度較低，堆焊兩層后母材的稀釋作用明顯減小，硬度能到達HRC50。同時熱處理工藝對堆焊層組織影響較為明顯，去應力退火不會改變堆焊層組織和性能，完全退火后堆焊層硬度顯著降低。關鍵詞：堆焊；堆焊金屬；顯微組織；顯微硬度；焊接線能量Analysis on Microstructure and Hardness of Deposited Metals on Substrate Low-carbon Steel by Shi

4、elded Metal Arc Welding ProcessABSTRACTElectrode surfacing technology has wide application in practical production.Surfacing process test is made on Q235B steel substrate by shielded metal arc welding process using electrode D212 at different welding current condition.In this article,the microstruct

5、ure and micro-hardness of deposited weld metals are analyzed separately by optical microscope and micro-hardness instrument,and the effect of the welding heat input on the formation of the deposited metals is also considered, hardness can achieve HRC50.The results show that the micro-hardness of the

6、 deposited layers depends on the microstructure whice is related with the value of the welding heat input. And hardfacing layer is effected by heat treatment process obviously, the organization to stress relieving wont change hardfacing layer on the microstructure and properties, and the hardness to

7、 completely annealing surfacing layer significantly reduced.Key Words:surfacing process; deposit metal; microstructure; micro-hardness; welding heat input11前 言1.1 堆焊技術的開展及應用1.1.1 根本概念堆焊是用焊接的方法把填充金屬熔敷到基體金屬外表，以增大或恢復尺寸，以獲得具有特殊性能的熔敷金屬層而進行的焊接。 堆焊的分類 堆焊的分類方法很多。按使用的焊接方法分，堆焊技術有氣體火焰堆焊、電弧堆焊、等離子弧堆焊、電阻堆焊、電渣堆焊、激

8、光堆焊等。假設按堆焊層的性能分，堆焊通常分為四種類型：包覆層堆焊、耐磨層堆焊、堆積層堆焊和隔離層堆焊。1包覆層堆焊 把填充金屬熔敷在低合金鋼或碳鋼的基體外表，提供抗腐蝕或抗磨保護層的工藝過程。要求包覆層較厚，外表完整、光滑，并完全包住基體。包覆堆焊層主要是用于堆焊不銹鋼、鎳基合金和銅基合金。常用手弧堆焊和埋弧堆焊，氣體保護電弧堆焊用的較少。填充材料有焊條、焊絲和帶極等。包覆層除耐均勻腐蝕外，還要抗局部腐蝕，因而應嚴格控制堆焊層的稀釋率，確保包覆層所需要的合金含量。2耐磨層堆焊 把填充金屬熔敷在基體外表以提供抗磨損、沖擊、腐蝕、擦傷和氣蝕等保護層的工藝過程。只要在需要的部位熔敷耐磨層，節(jié)省了貴重

9、材料。因所受載荷由韌度基體承受，設計時不在考慮耐磨層強度，所以很可能使用很硬的、耐磨性很好的堆焊層?？鼓チ夏p是耐磨層堆焊最重要的應用之一。3堆積層堆焊把填充金屬熔敷到基體外表、坡口邊緣或以前堆焊過的堆焊層上以增大或恢復焊件尺寸的工藝過程。堆積層金屬的性能和成分一般與基體相似。4隔離層堆焊焊接異種材料或有特殊要求的材料時，為防止基體成分對焊縫金屬的不利影響，以保證接頭質(zhì)量和性能，預先在基體外表或坡口邊緣上熔敷一定成分的金屬層的工藝過程。隔離層又稱過渡層。這主要出于冶金因素的要求。有的是為防止不利成分的擴散，有的是解決不同膨脹系數(shù)或不同熱處理制度的要求。 堆焊的冶金特點堆焊是一種異質(zhì)材料的融化焊

10、，因此需要考慮的冶金問題和異種鋼焊接時相類似。其中最突出的是稀釋率、熔合區(qū)和污染、熱循環(huán)、熱應力和堆焊層外貌等問題。堆焊層被稀釋，熔合區(qū)變脆，熱影響的結果，導致堆焊層及熱影響區(qū)成分、組織、性能變化是堆焊的明顯特點?？紤]冶金問題是綜合評價堆焊技術選擇是否得當，堆焊工藝是否正確，以及堆焊質(zhì)量是否符合工況要求的重要指標。1稀釋率堆焊時基體和堆焊金屬融化，相互溶解，可用稀釋率來表示。稀釋率是堆焊金屬被稀釋的程度，用基體的融化面積占整個熔池面積的百分比來表示。堆焊金屬的稀釋率大小對堆焊層的成分和性能影響很大。稀釋率增加使堆焊金屬的合金元素比例下降，引起堆焊層硬度下降，堆焊材料消耗量增加。通常的話，堆焊材

11、料中含有較多的合金元素，而基體往往是碳鋼和低合金鋼。為了獲得所需要的外表堆焊層組織，節(jié)約合金元素，必須盡量降低稀釋率。堆焊時，稀釋作用的大小與選用的堆焊方法以及堆焊工藝有關。稀釋率高的堆焊方法只有在堆焊層較厚時才能用。采用含有較高合金的堆焊材料，可以對單層堆焊層的稀釋率進行補償，但堆焊層的成分和性能的穩(wěn)定性卻比多層堆焊差。多層堆焊能降低稀釋率的影響，一般堆焊三層后性能就趨于穩(wěn)定。2熔合區(qū)的成分、組織和性能堆焊金屬和基體熱影響區(qū)之間存在一個融合區(qū)，其化學成分介于基體和堆焊層之間，性能也不同于基體，形成過渡層。堆焊的熔合區(qū)和堆焊層之間，性能也不同于基體，形成過度層。堆焊的熔合區(qū)和異種焊接相似，有時

12、會出現(xiàn)延性下降的脆性交界層，在沖擊載荷作用下易出現(xiàn)堆焊層剝離。而且當工件在高溫環(huán)境下長期工作或堆焊后熱處理時，沿熔合線有時出現(xiàn)碳的遷移現(xiàn)象，使高溫持久強度和抗蝕性能下降。有些對含鐵量有嚴格要求的有色金屬堆焊材料，如果堆在鋼質(zhì)基體上，將受到鐵的嚴重污染。如果基體與堆焊層熱膨脹系數(shù)差異較大時，在堆焊過程、焊后熱處理或使用過程中，可能發(fā)生裂紋。熔合區(qū)的成分和性能通常通過選擇堆焊材料和選擇正確的堆焊工藝來控制，必要時可在工作層堆焊前在基體上堆焊隔離層。如在鋼基體上堆焊銅合金時，常采用鎳、鋁、青銅等作障礙層。3熱循環(huán)堆焊層的化學成分除了受到基體稀釋的影響外，還受到熱循環(huán)的影響。堆焊層常采用多道焊或多層焊

13、。后續(xù)焊道使先焊的焊道反復屢次加熱。另外，為了防止堆焊層開裂或剝離，有時還需要對工件進行預熱、層間保溫或焊后緩冷等措施。因此，堆焊層經(jīng)受的熱循環(huán)比一般焊縫復雜得多，在這種復雜的熱循環(huán)作用下，堆焊層和熔合區(qū)的成分和組織變得很不均勻。不同的堆焊方法，熱循環(huán)狀況不同，對堆焊層的影響也不同。如氧-乙炔火焰堆焊鈷鉻鎢合金時，由于加熱、冷卻速度都較慢，因此，堆焊層中碳化物顆粒較粗大。使用復原性火焰堆焊有增碳的作用，碳量增加使堆焊層耐磨性提高，但抗裂性下降。不銹鋼和鎳基合金堆焊層在490870高溫退火時，可能析出碳化物和相沉淀物，這將引起堆焊層變脆，并降低抗腐蝕能力。4熱應力堆焊應用的成功與否有時取決于內(nèi)應

14、力的大小和外應力的類型剪力、拉伸或壓縮應力。堆焊件的剩余應力將加大或減小堆焊層開裂的傾向。當堆焊層和基體線膨脹系數(shù)差異較大，在焊后的冷卻、熱處理和運行中將產(chǎn)生很大的熱應力，甚至出現(xiàn)裂紋。減小剩余應力，除對堆焊工藝采取必要的措施外，還可以減小堆焊金屬與基體的線膨脹系數(shù)差、增設過渡層以及改良堆焊層金屬的塑性來控制2。1.1.2 我國堆焊技術的開展狀況堆焊技術的顯著特點是堆焊層與母材具有典型的冶金結合，堆焊層在服役過程中的剝落傾向小，而且可以根據(jù)服役性能選擇或設計堆焊合金，使材料或零件外表具有良好的耐磨、耐腐蝕、耐高溫、抗氧化、耐輻射等性能，在工藝上有很大的靈活性。我國堆焊專家圍繞提高堆焊質(zhì)量和效率

15、開展了大量工作。堆焊方法方面，相繼開發(fā)了電弧堆焊單絲、多絲、單帶極、多帶極、電渣堆焊窄帶極、寬帶極、躺極、MIG 堆焊、等離子弧粉末堆焊、高能光束激光、聚焦光束粉末堆焊等，就熔敷效率而言，已從單絲電弧堆焊的11 kg/h 開展到多帶極電弧堆焊的70 kg/h3，而稀釋率從電弧堆焊的30 %60 %降低到等離子弧、激光、聚焦光束堆焊的5 左右4。堆焊材料方面，針對被修復零件的服役要求，相繼開發(fā)了耐磨的硬質(zhì)合金復合堆焊材料包WC 的管狀焊條以及含碳化物的鈷基合金、鎳基合金、鐵基合金粉末，耐冷熱疲勞的CrNiWMoNb 及鎳馬氏體時效鋼等模具堆焊材料，以及用于軋輥修復的低合金鋼堆焊材料(30CrMn

16、Si，40CrMn)、熱作模具鋼堆焊材料(3Cr2W8，Cr5Mo)、彌散硬化鋼堆焊材料(15Cr3Mo2MnV，25Cr5WMoV，27Cr3Mo2W2MnVSi)、馬氏體不銹鋼堆焊材料1Cr13NiMo 配SJ11 燒結焊劑5，0Cr14Ni2Si 配SJ11 燒結焊劑3等。在堆焊材料的使用形式方面，已從堆焊開展初期的以焊條為主轉(zhuǎn)向焊條、實心焊絲配焊劑、焊帶配焊劑、藥芯焊絲及粉末等多種使用形式，而且藥芯焊絲的使用比例呈逐年增長趨勢。與堆焊技術的國際開展前沿相比擬，我國在堆焊根底理論方面如堆焊合金的設計、堆焊缺陷的形成機理等并不落后于工業(yè)興旺國家，但堆焊材料和設備的工業(yè)開展水平與興旺國家存在

17、較大差距，我國堆焊材料方面的突出特點是“焊條多焊絲少、熔煉焊劑多燒結焊劑少、實心焊絲多藥芯焊絲少，而堆焊設備方面的現(xiàn)狀那么是“改裝設備多專用設備少、機械化設備多智能化設備少，因此，無論是堆焊材料的品種和質(zhì)量，還是堆焊設備的自動化、智能化水平等方面均亟待開展和提高6。1.1.3 堆焊技術在生產(chǎn)中應用隨著工業(yè)的開展，在工作參數(shù)日益提高的條件下，很多零件會因其外表局部損壞而導致失效，因此對零部件外表的性能提出了更高的要求，而且這種要求往往和對基體的要求相矛盾。如，高耐磨的外表材料一般較脆，不能滿足基體對韌性的要求。為了解決這類矛盾，各種外表技術應運而生，堆焊技術那么是近年來得到廣泛應用的外表技術之一

18、。目前，堆焊技術主要應用在以下兩個方面。1制造新零部件 用堆焊工藝可制成雙金屬零部件。這種零部件的基體和堆焊層，可采用不同性能的材料，所以能分別滿足兩者的不同技術要求。這樣，既能使零部件獲得很好的綜合技術性能，也能充分發(fā)揮材料的工作潛力。由于堆焊零部件具有耐磨、耐熱、耐蝕等性能的外表層，所以使用壽命可大幅度提高達幾倍甚至幾十倍，并能大大減少貴重金屬的消耗。2修復舊零部件 機械維修伴隨著機械制造，有制造就有維修。如軋輥、軸類、工模具、農(nóng)機零件、采掘機件等易磨損零部件，都大量采用堆焊工藝修復。有的國家統(tǒng)計，用于修復舊件的堆焊金屬占堆焊金屬總量的72.2%。修復舊件的費用很低，而使用壽命新零部件短，

19、有的甚至比新零部件還長。因此，廣泛采用堆焊工藝修復舊件，對節(jié)約鋼材，節(jié)省資金，彌補配件短缺等意義很大。由于堆焊技術的優(yōu)異性能，因而在冶金機械、礦山機械、農(nóng)業(yè)機械、石油化工機械、交通運輸、原子能工程、航天工業(yè)部門等部門的零件制造和修復中，獲得了廣泛應用。在一些國家，每年堆焊在零件上的金屬總量多達數(shù)萬噸。1.2 堆焊方法1.2.1 焊條電弧堆焊焊條電弧堆焊是手工操縱焊條，用焊條和基體外表之間產(chǎn)生的電弧熱作熱源，使填充金屬熔敷在基體外表的一種堆焊方法。1特點及應用范圍手工焊條電弧堆焊的特點是設備簡單且通用性強，所使用的電源有弧焊變壓器、弧焊整流器、直流弧焊發(fā)電機和逆變式焊接電源等。堆焊在焊工直接觀察

20、和操縱下進行，工藝靈活，不受焊接位置及工件外表形狀的限制，是一種常見的堆焊方法。電弧溫度高，熱量集中，工件變形小，熔深大，稀釋率高，堆焊層硬度和耐磨性下降，所以通常要焊23層，但多層堆焊易導致開裂。焊條電弧堆焊勞動條件差，生產(chǎn)率低，不易獲得薄而均與的堆焊層。目前這種方法仍然是一種應用最廣的堆焊方法，重要用于生產(chǎn)小批量難焊件和修復已磨損的零部件。2堆焊材料堆焊焊條多為涂料焊條，焊芯一般為冷拔焊絲，也可以采用鑄芯或管狀芯。根據(jù)堆焊件工作要求選擇堆焊焊條。我國堆焊焊條根據(jù)其主要用途分：D1024 不同硬度常溫堆焊焊條D2529 常溫高猛鋼堆焊焊條D3049 刀具、工具堆焊焊條D5059 閥門堆焊焊條

21、D6069 合金鑄鐵堆焊焊條D7079 碳化鎢堆焊焊條D8089 鈷基堆焊焊條其中的數(shù)字代表藥皮類型，如2為鈦鈣型，6為低氫型，3為鈦鐵礦型，8為石墨型3堆焊工藝焊條電弧堆焊所需電源及其極性取決于焊條藥皮的類型。鈦鈣型、鈦鐵礦型和低氫型藥皮的焊條最好采用直流反接進行堆焊，交流次之；石墨型藥皮的焊條堆焊時以直流正接為宜，但交流電源也可用。堆焊前，焊條的烘焙溫度參考焊條說明書。一般酸性焊條需在150烘焙0.51.0 h，堿性焊條需在250350烘焙12h。表1.1是堆焊工藝參數(shù)與堆焊層厚度的關系。表1.1 堆焊工藝參數(shù)與堆焊層厚度的關系堆焊層厚度/mm1.52堆焊電流801001402001802

22、404堆焊層缺陷的防止堆焊過程最常見的問題是開裂和剝離，為了防止堆焊層和熱影響區(qū)產(chǎn)生裂紋，減小工件的變形，需在焊前對工件預熱和焊后緩冷。表1.2是當堆焊材料為碳鋼或低合金鋼時，工件的預熱溫度與堆焊材料碳當量的關系。表1.2 堆焊材料碳當量與預熱溫度的關系碳當量/%0.40.50.60.70.8預熱溫度/100150200250300預熱溫度還與工件的材質(zhì)和大小、堆焊面積及堆焊部位的剛度有關。當工件所需預熱溫度與堆焊材料要求的預熱溫度有矛盾時，那么應采用其中最高的預熱溫度。當堆焊層硬度高、而且預熱有困難時，常采用延性好、強度不高的低碳鋼或不銹鋼焊條堆焊過渡層，對防止裂紋和剝離也有一定作用。堆焊時

23、，通常采用后傾焊，這有利于消除氣孔和不融合缺陷。電弧太長會增加合金成分的燒損。堆焊后的緩冷在爐中或石棉灰坑中進行，也可適時補充加熱，使其緩冷。此外，還應注意防止堆焊層硬度不符合要求、堆焊零件變形和提高堆焊效率。為防止堆焊層硬度偏低，在正確選定堆焊材料的條件下，要防止過分稀釋和合金元素的燒損。為此盡量采用小電流、短弧焊。對于細長及大直徑小壁厚的零件，為了防止基體變形一般可采用夾具或焊上臨時支撐鐵，以增大剛度，也可采用預先反變形法、對稱焊法或跳焊法。1.2.2 埋弧堆焊1特點及應用范圍由于熔渣的保護，減少了空氣中氫氣、氮氣、氧氣侵入熔池，保護效果好，堆焊層質(zhì)量好。焊道的化學成分均勻，成型美觀。埋弧

24、堆焊采用的電流較大，熔敷速度較快，生產(chǎn)率高，適于自動化生產(chǎn)。此外,無弧光輻射，金屬飛濺和有害氣體少，勞動條件得到改善。埋弧堆焊的缺點是設備較復雜，移動不方便，且焊接電流大，工件的熱影響區(qū)也大。傳入工件的熱量多，稀釋率高，一般堆焊23層才能保證所需的性能。堆焊時溫度梯度大，易引起開裂。為防止開裂，常需要預熱、緩冷等措施。主要用于水平堆焊，比照擬大且不易變形的零件的堆焊最適用，不適合堆焊體積小，容易變形的機械零件。2堆焊材料埋弧堆焊的堆焊用材料主要指焊絲和焊劑。焊絲和焊劑都直接參與熔池冶金反響，對堆焊層的化學成分、組織性能有直接影響。為了獲得符合要求的堆焊層，必須選擇能根本滿足堆焊層性能要求的焊絲

25、。實心焊絲用得最普遍，藥芯焊絲由于具有易調(diào)整合金成分、稀釋率低、堆焊質(zhì)量好等優(yōu)點也得到廣泛應用。一種焊絲配不同的焊劑，可以得到不同類型的堆焊層。3堆焊工藝 埋弧堆焊可用直流電源也可用交流電源。埋弧堆焊時堆焊工藝參數(shù)電流、電壓、堆焊速度可單獨調(diào)節(jié)，但對稀釋率有很大的影響。增加焊接電流，稀釋率、熔深和堆焊層厚度也會增大，提高堆焊速度也會增加稀釋率，一般采用較低的焊速為宜。電弧電壓對稀釋率的影響不太明顯，一般電弧電壓取3035。焊絲伸出長度對熔深和稀釋率有很大影響，如果工件外表凹凸不平，或者焊絲伸出長度不能精確控制，都會造成稀釋率不勻，甚至產(chǎn)生不熔合，一般取值為焊絲直徑的8倍左右。為了獲得理想的生產(chǎn)

26、率和堆焊質(zhì)量，應使堆焊工藝參數(shù)之間到達最正確的組合。1.2.3 鎢極氬弧堆焊 鎢極氬弧堆焊是在氬氣的保護下，利用鎢電極與基體之間產(chǎn)生的電弧熱使填充金屬熔敷在基體外表的一種堆焊方法。鎢極氬弧堆焊設備主要由焊接電源、控制箱、焊槍、供氣系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)等組成。 1特點及應用范圍 鎢極氬弧堆焊時電弧穩(wěn)定、飛濺少、可見度好，操作方便，堆焊層形狀容易控制，雖然熔敷速度不高，但堆焊層質(zhì)量好。但消耗氬氣，堆焊本錢高。 主要適合于堆焊面積小、質(zhì)量要求高、形狀復雜的工件，如在汽輪機葉片上堆焊很薄的鈷基合金。同時還適合在一些焊接性差的工件上堆焊，如用鈦作為穩(wěn)定劑的不銹鋼件、含有鋁的鎳基合金件、不允許有碳的吸附的材料或

27、者在氧-乙炔焰加熱時容易蒸發(fā)的材料。 2堆焊材料 堆焊材料有絲狀、管狀、鑄條狀和粉末狀。由于連續(xù)鑄造方法的出現(xiàn)，更多的堆焊材料能制成優(yōu)質(zhì)長鑄條，有利于實現(xiàn)鎢極氬弧焊自動化。 3堆焊工藝 鎢極氬弧堆焊保護氣體采用氬氣作為保護氣體，為了減少鎢極對堆焊層的玷污，最好采用直流正接。采用絲狀材料堆焊時，通過嚴格控制電流、堆焊速度、送絲速度和焊槍的擺動等工藝參數(shù)，能得到重復性很好、質(zhì)量高的堆焊層。用衰減電流的方法控制堆焊層末尾的凝固速度，可以減少縮孔和弧坑裂紋。采用擺動焊槍、脈沖電流、盡量減小電流或?qū)㈦娀≈饕獙χ鄯髮拥确椒ń档拖♂屄?。采用粉末狀材料，如碳化鎢粉堆焊時，將其輸送到熔池外表，在碳化物顆粒根本

28、不溶解的情況下，隨著融化金屬的凝固，得到碳化鎢顆粒均勻分布的堆焊層。堆焊鈷管接頭時就采用這種方法。1.3 課題內(nèi)容及目的 堆焊是用焊接的方法將具有一定性能的材料堆敷在工件外表的一種工藝過程。其目的不是為了連接工件，而是為了在工件外表獲得耐磨、耐熱、耐蝕等特殊性能的熔敷金屬層，或是為了恢復或增加工件的尺寸。應用堆焊工藝方法不僅可顯著提高工件的使用壽命、節(jié)省制造及維修費用，還可縮短修理和更換零件的時間、減少停機的損失，從而提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)本錢。另外應用堆焊還能更合理地利用材料，以獲得優(yōu)異的綜合性能，對改良產(chǎn)品設計也有重大意義。因此，堆焊作為機械工業(yè)中的一種重要的制造和維修工藝方法，已廣泛地應用

29、于礦山、冶金、農(nóng)機、建筑、電站、鐵路、車輛、石油、化工設備、核動力及工具、模具等領域。 為了在Q235鋼外表獲得性能良好的堆焊層，本實驗采用焊條電弧焊工藝方法，選用D212堆焊焊條在Q235鋼基體上以不同的焊接電流，不同的堆焊層數(shù)進行了堆焊試驗及焊后熱處理。對堆焊熔敷金屬的顯微組織進行了分析，測試了堆焊熔敷金屬的顯微硬度，討論了焊接線能量和熱處理在堆焊層金屬顯微組織的形成中起的作用以及對堆焊金屬硬度的影響。結果說明，堆焊金屬的顯微硬度分布取決于其顯微組織，焊接線能量的大小對顯微組織的形成有影響。2 實 驗2.1 實驗材料2.1.1 母材及其性能根據(jù)實驗的要求，本實驗采用了性能良好的Q235B作

30、為實驗的母材，1-4號試樣的尺寸為20mm10mm，5-8號試樣的尺寸為100mm50mm4mm7。表2.1是母材的化學成分，表2.2是母材的機械性能 8。表2.1 Q235B化學成分牌號CSiMnPS其它元素Q235B0.120.20%0.30%0.300.670%0.045%0.045%-表2.2 Q235B的機械性能牌號抗拉強度b/MPa伸長率5/%Q235B375-50026a16mm， 25a16-40mm 24a40-60mm， 23a60-100mm 22a100-150mm，21a150mm注：其中 a 為鋼材厚度或直徑2.1.2 焊材成分及其性能 實驗采用的是4.0mm的D2

31、12耐磨堆焊焊條，D212符合GB EDPCrMo-A4-03。D212是鈦鈣型藥皮的CrMo型堆焊焊條，可交直流兩用。堆焊時電弧穩(wěn)定，脫渣容易。焊條常用于單層或多層堆焊各種受磨損的機件外表，如齒輪、挖斗、礦山機械等。表2.3、表2.49 是D212焊條的標準化學成分、參考電流，數(shù)字化低真空掃描電鏡下D212熔敷金屬的化學成分如圖2.1和表2.5所示：表2.3 D212堆焊焊條的化學成分牌號標準CCrMoD212GBEDPCrMo-A4-030.30.60%5.00%4.00%表2.4 D212堆焊焊條參考電流焊條直徑(mm)3.24.05.0參考電流(A)90120150180190230圖

32、2.1 D212熔敷金屬峰值圖表2.5 熔敷金屬化學成分元素KeV含量合金質(zhì)量百分數(shù)誤差%原子數(shù)分數(shù)化合物合金質(zhì)量百分數(shù)正離子CrK5.4111139.864.810.035.130.7905SiK1.739200.420.350.150.690.3260FeK6.39817779.494.840.0094.181.0000總量100.00100.002.2 實驗設備2.2.1 焊接設備1直流焊機本次實驗采用的是ZX5-400可控硅整流弧焊機，焊機的外形如圖2.2。ZX5系列可控硅整流弧焊機，用于所有牌號焊條的直流手工電弧焊接，特別適用于堿性低氫型焊條焊接重要的低碳鋼、中碳鋼以及普通低合金鋼的

33、構件，有利于進行全位置的焊接。 焊機采用固體控制技術，利用可控硅元件快速控制的特點，焊機動特性優(yōu)良，性能柔和、電弧穩(wěn)定，熔池平靜。飛濺小、焊縫成型好，有利于克服堿性焊條在焊接過程中產(chǎn)生氣孔的傾向。焊機具有引弧電流及推力電流，使引弧容易及焊條不易粘住，焊機對電網(wǎng)電壓波動進行補償，并在焊機冷熱狀態(tài)時都能保持焊接電流的穩(wěn)定。焊機操作方便，可遠距離調(diào)節(jié)焊接電流。結構:：焊接主要部件都安裝在焊機底盤上、外殼通過8只 M8螺釘與底盤聯(lián)結，焊機起吊時，外殼通過螺栓承受焊機重量，焊機裝有四只鐵輪可便于移動?？煽毓枭崞鞑捎谜麎K鉛板、既利元件散熱，也有利于主變壓器冷卻。 圖2.2 直流焊機2自動遠紅外焊條烘干爐

34、 實驗采用的是ZYH-10自動遠紅外焊條烘干爐，程序自動控制，操作簡便；不銹鋼抽屜，耐腐蝕，延長使用時間；保溫時間特長20小時，連續(xù)工作方便；溫度、時間數(shù)字顯示，一目了然；遠紅外加熱，節(jié)約能源；廣泛應用于機械、電力、冶金、化工、石油等行業(yè)，用于各種焊條的烘干。2.2.2 金相實驗設備1金相試樣切割機實驗采用的是Q-3A型金相試樣切割機，如圖2.3，Q-3A試樣切割機是用于切割一般金相、巖相試樣材料，機身設有冷卻通道及開關，在切割時可通過配置好的冷卻液來帶走在切割中所產(chǎn)生的熱量，防止試樣過熱而燒傷組織。對巖石、陶瓷等試樣材料的切割，必須用金剛石砂輪片才可切割金剛石砂輪片需特殊訂貨。該機操作使用方

35、便、平安可靠，是實驗室制樣必備設備之一。 2250mm立式砂輪機 實驗采用了S3ST-250mm立式砂輪機，外觀和技術參數(shù)如圖2.4和表2.9：表2.9 技術參數(shù)功 率1.1KW電 壓380V電 流1.7A頻 率50Hz轉(zhuǎn) 速2800r/min砂輪尺寸2503220mm砂輪粒度46/60 圖2.4 S3ST-250mm立式砂輪機3P-2型金相試樣拋光機P-2金相試樣拋光機以下簡稱拋光機適用于對經(jīng)磨光后的金屬材料進行拋光，可獲得光亮如鏡的金屬外表，供在顯微鏡下觀察與測定金相組織。外觀如圖2.5所示： 圖2.5 P-2型金相試樣拋光機4GSM-C289A金相顯微鏡 儀器特點：將可視影像數(shù)字化，直接

36、輸入到計算機再作繪圖、測量及發(fā)送。 儀器功能：可將實時影像中的實際工件進行拍照，并可以JPEG格式儲存于計算機中；可以在鳥瞰全圖中進行標注尺寸；可按客戶需要輸入標準的圓或線，再以標準的圓、線與影像中的實物比擬；可按客戶需要以極坐標的方式輸入標準線段；可以根據(jù)客戶本身的需要，自行在實時影像上設定坐標原點0，0。5數(shù)字化低真空掃描電鏡JSM-6380LV是具有3.0nm高分辨率的高性能，低本錢掃描電子顯微鏡。通用擁護接口使儀器操作更直觀，Smile Shot軟件保證最正確的操作設置。可由點擊鼠標獲取低真空方式，對在高真空下由于過份含水或絕緣材料外表而無法觀察的標本進行觀察。它的標本室可容納直徑6英

37、寸的標本。標準自動化的特點包括自動聚焦/自動stigmator 、自動槍(飽和度和對準線)和自動比照度和明暗設置。2.2.3 熱處理設備實驗用到的是 HYPERLINK /product/p2001009.html SX2-6-13箱式電阻爐， HYPERLINK /product/p2001009.html SX2-6-13箱式電阻爐系周期作業(yè)式，供實驗室、工礦企業(yè)、科研單位作元素分析測定和一般小型鋼件淬火、退火、回火等熱處理時加熱用，高溫爐還可作金屬、陶瓷的燒結、熔解、分析等高溫加熱用。2.2.4 硬度實驗設備硬度試驗用到的是HVS-1000型數(shù)顯顯微硬度計，這種顯微硬度計的特點是測完兩對

38、角線的距離后硬度值可以直接顯示在屏幕上10。2.3 試驗方法2.3.1 焊接試驗實驗采用的是直流反接手工電弧堆焊，在1-4號試樣Q235基體外表利用D212耐磨堆焊焊條以不同的焊接線能量堆焊一層；由于焊條電弧堆焊的熔深較大, 稀釋率較高, 為了盡量減小基體材料對堆焊層金屬性能的影響,在5-8號試樣基體外表利用D212耐磨堆焊焊條以相同的焊接標準分別堆焊兩層，使最外層堆焊金屬根本上能夠反映堆焊焊條金屬自身的性能。每一層堆焊完之后需在空氣中冷卻，適當時間后再進行下一層的堆焊，以保證一定的層間溫度。表2.13是具體的焊接工藝參數(shù)。表2.13 焊接工藝參數(shù)試樣電流/I電壓/U焊接速度/mm/s焊接線能

39、量/KJ/cm焊接層數(shù)1120.0033.864.299.471層2138.4033.576.676.971層3159.5039.134.2414.721層4179.2238.86.1911.231層5121.8428.554.058.592層6120.3928.554.677.362層7121.8528.354.098.452層8122.4828.884.937.182層實驗步驟：1利用ZYH-10自動遠紅外焊條烘干爐烘干焊條，烘干溫度為150，保溫1小時；2利用砂輪和砂紙除去試樣外表的鐵銹、油漬；3將試樣擺在焊接臺上，啟動ZX5-400可控硅整流弧焊機，調(diào)到試樣對應的焊接工藝參數(shù)，夾好焊條

40、后進行堆焊，焊接過程中要保持電弧燃燒穩(wěn)定，操作標準，同時記錄焊接電流、電壓、時間；4焊后待焊件冷至室溫后測量焊縫的長度，將熔渣清理干凈；5在需要堆焊兩層時，第一層堆焊完之后需在空氣中冷卻，適當時間后再進行下一層的堆焊，以保證一定的層間溫度。2.3.2 熱處理實驗 本實驗對焊好的6-8號試樣分別做了去應力退火、正火和完全退熾熱處理，使用的設備是 HYPERLINK /product/p2001009.html SX2-6-13箱式電阻爐，熱處理工藝如下：1去除應力退火 鑄、鍛、焊件在冷卻時由于各部位冷卻速度不同而產(chǎn)生內(nèi)應力，金屬及合金在冷變形加工中以及工件在切削加工過程中也產(chǎn)生內(nèi)應力。假設內(nèi)應力

41、較大而未及時予以去除，常導致工件變形甚至形成裂紋。去除應力退火是將工件緩慢加熱到較低溫度例如，灰口鑄鐵是500550，鋼是500650，保溫一段時間,使金屬內(nèi)部發(fā)生弛豫，然后緩冷下來。應該指出,去除應力退火并不能將內(nèi)應力完全去除，而只是局部去除，從而消除它的有害作用。2正火正火，又稱?；?，是將工件加熱至Ac3或Accm以上3050，保溫一段時間后，從爐中取出在空氣中或噴水、噴霧或吹風冷卻的金屬熱處理工藝。正火與 HYPERLINK /view/57271.htm t _blank 退火的不同點是正火冷卻速度比退火冷卻速度稍快，因而正火組織要比退火組織更細一些，其機械性能也有所提高。另外，正火爐

42、外冷卻不占用設備，生產(chǎn)率較高，因此生產(chǎn)中盡可能采用正火來代替退火。3完全退火用以細化中、低碳鋼經(jīng)鑄造、鍛壓和焊接后出現(xiàn)的力學性能不佳的粗大過熱組織。將工件加熱到鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的溫度以上3050，保溫一段時間，然后隨爐緩慢冷卻，在冷卻過程中奧氏體再次發(fā)生轉(zhuǎn)變，即可使鋼的組織變細。2.3.3 金相實驗 金相試樣制備 金相試樣的制備主要包括取樣及磨制，如果取樣的部位不具備典型性和代表性，其檢查結果將得不到正確的結論，而且會造成錯誤的判斷。金相試樣截取的方向、部位及數(shù)量應根據(jù)金屬制造的方法、檢驗的目的、技術條件或雙方協(xié)議的規(guī)定選擇有代表的部位進行切取。金相試樣的制備，磨拋及侵蝕參照GB/T 1

43、32981991?金屬顯微鏡組織檢驗方法?的有關規(guī)定進行。1金相試樣的選取堆焊完成后，利用Q-3A金相試樣切割機，用機械切割的方法在焊縫橫向截取試樣，制成大小適宜的式樣。截取時應保證試樣外表的顯微組織不發(fā)生變化，對于使用高溫切割的試樣，必須除去熱影響局部。2金相試樣的鑲嵌在金相試樣的制備過程中，有許多試樣直接磨拋研磨、拋光有困難，所以應進行鑲嵌。經(jīng)過鑲嵌的樣品，不但磨拋方便，而且可以提高工作效率及試驗結果準確性。通常進行鑲嵌的試樣有：形狀不規(guī)那么的試件線材及板材細小工件外表處理及滲層鍍層外表脫碳的材料等。樣品鑲嵌的常用方法有：機械鑲嵌法，即試樣放在鋼圈或小鋼夾中，然后用螺釘和墊塊加以固定。該方

44、法操作簡便，適合于鑲嵌形狀規(guī)那么的試樣；樹脂鑲嵌法，是利用樹脂來鑲嵌細小的金相試樣，可以將任何形狀的試樣鑲嵌成一定尺寸的試樣。樹脂鑲嵌法可分為熱壓和澆注鑲嵌法兩類。本試驗中因試樣橫截面積較大，故沒有采用鑲嵌法。3金相試樣的磨制金相試樣經(jīng)切割或鑲嵌后，需進行一系列的研磨工作，才能得到光亮的磨面。研磨的過程包括磨平、磨光、拋光3個步驟：磨平即粗磨 試樣截取后，第一步進行粗磨，粗磨在立式砂輪上進行。粗磨時，應注意蘸水冷卻，防止組織變化。磨光即細磨 試樣經(jīng)粗磨后外表雖已平整，但還存在較深的磨痕及外表加工變形層，需要通過從粗到細的不同金相砂紙的磨制，把它們逐漸減輕，為進一步拋光做好準備。金相砂紙是磨光金

45、相試樣的重要材料，一般采用的磨料為碳化硅和氧化鋁。手工磨光試樣時，砂紙應放在玻璃板上，依次用120號、240號、400號、600號、800號金相砂紙磨光。每更換一道砂紙，試樣應轉(zhuǎn)動90o，并使前一道的磨痕徹底去除。試樣直至得到較平整光滑的平面時，將其用水沖洗后，用脫脂棉擦拭干凈，準備拋光。拋光 拋光的目的是在于去除金相磨面由細磨所留下的細微磨痕及外表變形層，使磨面成為無劃痕的光滑鏡面。本次試驗采用機械拋光法。機械拋光是靠拋光微粉的磨削和滾壓作用，把金相試樣拋成光滑的鏡面。拋光時拋光微粉嵌入拋光織物的間隙內(nèi)，相當于磨光砂紙的切削作用。機械拋光所使用的設備主要是拋光機，本次試驗采用的是P-2拋光機

46、，拋光機由電動機帶動拋光盤構成，結構比擬簡單。良好的拋光機不允許有能感覺到的徑向和軸向跳動，使用時拋光盤應平穩(wěn)，噪聲小。拋光時常用的磨料有氧化鉻、氧化鋁、氧化鐵和氧化鎂，將拋光磨料制成水懸浮液后使用?，F(xiàn)在比擬常用的拋光磨料是金剛石研磨膏，它的特點是拋光效率高，拋光后外表質(zhì)量好。拋光織物對金相試樣的拋光具有重要的作用，依靠織物與磨面間的摩擦使磨面光亮。在拋光過程中，織物的纖維間隙能儲存和支承拋光粉，從而產(chǎn)生磨削的作用。一般常用的粗糙拋光織物用帆布，細拋和精拋織物用海軍呢、絲絨和絲綢等。拋光操作時，對試樣所施加的壓力要均衡，且應先重后輕。在拋光初期，試樣上的磨痕方向應與拋光盤轉(zhuǎn)動的方向垂直，以利較

47、快的拋除磨痕。在拋光后期，需將試樣緩緩轉(zhuǎn)動，這樣有利于獲得光亮平整的磨面，同時能防止夾雜物及硬性的相產(chǎn)生曳尾現(xiàn)象11。 金相觀察1顯微組織顯示顯微組織顯示是選用適當?shù)娘@微措施使組織之間反光能力的差異大于6%-8%，以明顯區(qū)分各種顯微組織以便于在顯微鏡下進行觀察的方法。能否將試樣拋光面的顯微組織和微小的物理化學差異真實的、充分的顯示出來，直接影響分析結果的正確與否，因此組織顯示是金相分析的重要環(huán)節(jié)。顯示方法有很多種，其中經(jīng)典的方法是化學侵蝕法，化學侵蝕法是利用金屬與合金中各相的化學或電化學差異，經(jīng)過侵蝕使其組織顯示出來?；瘜W侵蝕的配方很多，所用的藥品有酸類、堿類和溶劑甘油、酒精、水等，可根據(jù)要求

48、選用適宜的侵蝕劑、顯示碳鋼、合金鋼、鑄鐵等黑色金屬組織最常用的侵蝕劑是硝酸酒精溶液4mL硝酸，96mL酒精和苦味酸酒精溶液4g苦味酸，96mL酒精，本實驗采用的是4%硝酸酒精溶液。2組織觀察翻開GSM-C289A金相顯微鏡的開關，并將配套的電腦開機；將顯微鏡調(diào)到400倍，把侵蝕好的式樣放在顯微鏡的載物臺上，調(diào)節(jié)載物臺的位置，使試樣對準鏡頭，然后調(diào)整物鏡焦距，直至目鏡內(nèi)圖像清晰；翻開電腦上的圖像處理軟件，將圖像切換到電腦屏幕，調(diào)節(jié)載物臺的位置，使母材、熱影響區(qū)、熔合區(qū)、熔敷金屬的組織分別顯示在屏幕上，利用圖像處理軟件拍下這些組織，待以后分析使用。2.3.4 硬度試驗硬度試驗采用的是HVS-100

49、0型數(shù)顯顯微硬度計，實驗步驟如下：1轉(zhuǎn)動試驗力變換手輪，將試驗力調(diào)到0.49N。旋轉(zhuǎn)試驗力變換手輪時，應小心緩慢地進行，防止過快產(chǎn)生沖擊。 2翻開電源開關,指示燈及光源燈亮。LCD屏上顯示此時試驗力變換手輪所指示的試驗力及D1、D2、HV、N等字母，即表示儀器己進入工作狀態(tài)。 3轉(zhuǎn)動物鏡、壓頭轉(zhuǎn)換手柄，使40X物鏡處于主體前方位置。 4將試樣安放在試臺上，轉(zhuǎn)動旋輪使試臺上升。眼睛接近測微目鏡觀察。當試樣離物鏡下端23mm時，在目鏡的視場中心出現(xiàn)明亮光斑，說明聚焦面即將來到，此時應緩慢微量上升，直至在目鏡中觀察到試塊或試樣外表的清晰成像，這時聚焦過程完成。 5調(diào)整載物臺的位置，同時通過目鏡觀察組

50、織，找到要進行硬度試驗的位置，本實驗需要在母材打兩個點，間隔1m，熔合區(qū)打三個點，間隔0.125m，焊縫打兩個點，間隔1m，這些點打成一條直線。 6將轉(zhuǎn)換手柄逆時針轉(zhuǎn)動，使壓頭主軸處于主體前方，此時壓頭頂尖與聚焦好的平面之間間隙約為0.40.5mm。當測量不規(guī)那么的試樣時要小心，防止壓頭碰及試樣，損壞壓頭。 7根據(jù)本實驗的試驗要求在操作面板上將試驗力保持時間調(diào)整為15s。 8按下操作面板上的START鍵，此時加試驗力，LOADING LED指示燈亮。 試驗力保持階段時，延時DWELLLED亮，卸載試驗力時UNLOADINGLED亮。在LED未滅前，不要轉(zhuǎn)動壓頭測量轉(zhuǎn)換手柄，否那么會影響壓痕測量

51、精度，甚至損壞儀器。 9 將轉(zhuǎn)換手柄順時針轉(zhuǎn)動，使40X物鏡處于主體前方。這時就可在測微目鏡中測量對角線長度。 10先將測微目鏡右邊的鼓輪順時針旋轉(zhuǎn)，使目鏡內(nèi)觀察到的兩刻線相近移動。當兩刻線重合時按下CL鍵清零。 (11) 轉(zhuǎn)動左側(cè)鼓輪使鼓輪左邊刻線對準壓痕一角，再轉(zhuǎn)動右側(cè)鼓輪，兩刻線別離，使右側(cè)刻線對準壓痕另一角。當刻線對準壓痕對角線無誤時，就按下測微目鏡下方的按鈕輸入，并在顯示屏的D1后顯示。 (12)將目鏡轉(zhuǎn)動90，按上述要求，測定另一對角線長度。此時LCD屏HV硬度值就同時顯示。注: 壓痕會由于樣品的外表粗糙不平或平整度差異或多或少地發(fā)生變形，所以測量對角線應在兩個垂直方向上進行，取其

52、算術平均值。 13重復上述步驟，直至測完所有的測試點。3 實驗數(shù)據(jù)分析3.1 金相組織分析Q235鋼基體材料的顯微組織如圖3.1 所示。其中，灰色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。圖3.1 Q235母材400圖3.2是四種電流下分別堆焊一層后的堆焊金屬顯微組織。其中圖3.2a為焊接電流120A時堆焊金屬組織，主要是白色奧氏體枝晶和黑色馬氏體，另外有少量的貝氏體顆粒形成。圖3.2b為焊接電流138.40A時堆焊金屬組織，主要是馬氏體基體和剩余奧氏體。圖3.2c為焊接電流159.50A時堆焊金屬組織，主要是針狀馬氏體基體和剩余奧氏體。圖3.2d為焊

53、接電流179.22A時堆焊金屬組織，主要是針狀馬氏體基體和剩余奧氏體。通過對四種電流下各堆焊層顯微組織的比照可以發(fā)現(xiàn)：堆焊一層后得到的堆焊層金屬顯微組織與基體材料Q235鋼的顯微組織明顯不同，已由鐵素體+珠光體組織向馬氏體組織轉(zhuǎn)變。雖然焊條電弧堆焊的熔合比大，稀釋率高12，但它的升溫速度快且在高溫停留時間短，使得母材中的鐵素體熔解之后并未得到充分擴散而形成剩余奧氏體分布在堆焊金屬中，但比照金相顯微組織后可以發(fā)現(xiàn)，焊接電流較小時時堆焊層金屬組織中剩余奧氏體的含量明顯多于焊接電流較大時時堆焊層金屬組織的。圖3.3是焊接電流121.84A 時兩堆焊層在空冷到室溫條件下得到的顯微組織。其中圖3.3a、

54、3.3(c)、3.3(e)為第一層熔敷金屬的顯微組織，是以針狀馬氏體為基體，并在其間分布有剩余奧氏體和少量的萊氏體；圖3.3b、3.3d、3.3f為第二層熔敷金屬顯微組織，主要是白色奧氏體枝晶和黑色馬氏體，另外有少量的貝氏體顆粒形成。從各層堆焊金屬顯微組織相片中能夠觀察到，在第一層堆焊金屬中針狀馬氏體晶粒比擬粗大；而第二層堆焊金屬的顯微組織變得非常細小13-15，總體上這一層組織分布較為均勻。 雖然第一層堆焊金屬顯微組織受到母材的影響，但仍出現(xiàn)了針狀馬氏體組織。到了第二層堆焊，母材對熔敷金屬的影響進一步減小，馬氏體組織變?yōu)榧氠槧?。從試樣的堆焊金屬顯微組織相片中可以看到，它們都含有大量的馬氏體組

55、織，主要是因為焊條中的合金元素Cr、Mo降低了馬氏體轉(zhuǎn)變開始溫度(Ms)，使過冷奧氏體穩(wěn)定性增強，還提高了淬透性，并且焊后的冷卻速度比擬快，這些都為馬氏體的形成提供了有利條件。同時，通過第一層和第二層堆焊金屬顯微組織的比照也可以看到，第二層堆焊金屬中的馬氏體更加細小且分布更加均勻，這就使得第二層堆焊金屬硬度得到提高，在一定程度上會使堆焊金屬的耐磨性增強16。 a1號400 b2號400 c3號 400 d 4號400 圖3.2 1-4號試樣堆焊層金屬組織a第一層400 b第二層400 c第一層1000SEM d第二層1000SEMe 第一層2000SEM f 第二層2000SEM圖3.3 5號

56、試樣堆焊金屬組織3.2 焊接線能量對顯微組織的影響 從圖3.2的組織可以看出，在不同焊接電流下得到試樣的堆焊金屬顯微組織明顯不同。采用小電流時，晶界呈模糊狀；而采用大電流時，馬氏體晶粒增大，組織分布也更加均勻。這個結果主要是由于焊接線能量不同造成的。 1從線能量的定義及其計算可知，在平均焊接速度根本相同和焊接電壓不變的情況下，輸入的電流越大，線能量也就越大。采用不同的線能量焊接后，得到的組織不同。小的焊接線能量使碳化物融解過程進行不充分，擴散進行得比擬緩慢，而Cr、Mo等這些碳化物合金元素擴散速度本身就比擬慢，而且還阻礙C 的擴散；大的焊接線能量使試樣在高溫區(qū)停留時間變長，馬氏體晶粒也隨之增大

57、。組織形態(tài)特征如圖3.2所示。2焊接線能量對馬氏體的含量及組織形態(tài)也有重要的影響。采用較小的焊接電流時，輸入的焊接線能量小，馬氏體多是片狀分布且數(shù)量少；采用較大的焊接電流時，焊接線能量大，馬氏體多為針狀，而隨著焊接線能量的增大，馬氏體的含量也會相應的增加。同時，焊接電流小時，奧氏體中先形成貝氏體，奧氏體晶粒被分割成更小的區(qū)域，使隨后形成的馬氏體條束減小。3焊接電流大，焊接速度小，那么線能量大，吸收的熱量多，冷卻緩慢。由亞共析鋼的CCT曲線圖可知，在貝氏體形成區(qū)域內(nèi)冷卻越緩慢，組織中貝氏體含量越多。因此，3號、4號堆焊層金屬組織中含有較多的貝氏體組織 17。3.3 堆焊層顯微硬度分析硬度是固體材

58、料受到其他物體的力的作用， 在其受侵入時所呈現(xiàn)的抵抗彈性變形、塑性變形和破裂的綜合能力18，它的變化實質(zhì)上也反映了顯微組織的變化。測試硬度這種方法簡單實用，可以粗略地判斷焊接接頭的強度。一般來說，硬度高的區(qū)域， 其強度高、耐磨性好，但是塑性、韌性低。本實驗是以基體界面熔敷層的順序進行進行硬度測試的，母材打兩個點，熔合區(qū)打三個點，堆焊層打兩個點，堆焊層金屬顯微硬度分布如圖3.4、圖3.5。表3.1是硬度測試點和測試區(qū)域的對應關系。表3.1 硬度測試點和測試區(qū)域的對應關系測試區(qū)域硬度測試點母材1，2母材和一層堆焊層熔合區(qū)3，4，5一層堆焊層6，7一層和二層堆焊層熔合區(qū)8，9，10二層堆焊層11，1

59、2a1號顯微硬度分布 b2號顯微硬度分布 圖3.4 堆焊一層試樣顯微硬度分布 圖3.5 5號顯微硬度分布圖3.4是堆焊了一層的1號式樣和2號式樣的顯微硬度分布，1號試樣堆焊層的平均硬度是906.29HV，而2號試樣堆焊層的平均硬度是712.05HV。由于較軟基體材料的熔入，兩者熔合區(qū)硬度值上升都比擬快，但是2號試樣在堆焊層最外層的硬度值有所下降。從顯微硬度從圖3.4可以看出，1號試樣堆焊層平均硬度是比2號試樣堆焊層平均硬度要高。這是由于本試驗選用的堆焊焊條種類一樣，而由表2.13知，1號試樣的焊接線能量大于2號試樣的焊接線能量，使得1號試樣堆焊層平均硬度高于2號試樣。造成這種情況的原因是輸入的

60、焊接線能量越小， 高溫區(qū)停留的時間也就越短，未能在熔池中進行充分擴散的一些高熔點元素也沒有起到應有的合金化作用，堆焊層硬度值也就越低；當輸入的焊接線能量越大，使得堆焊溫度升高, 進入熔池的合金元素也相應增加，馬氏體含量增多，晶粒增大，堆焊層硬度值也就越高19。圖3.5是堆焊了兩層的2號試樣的顯微硬度分布，第一層堆焊層的平均硬度是516.53HV，第二層堆焊層的平均硬度是638.85HV，由此可以看出第二層的硬度高于第一層的硬度，這是由于本次試驗所采用的焊條電弧堆焊的稀釋率高，熔合比大，使得第一層堆焊金屬的硬度受母材稀釋作用影響較大，所以硬度較低，第二層堆焊金屬受母材的影響已經(jīng)變得非常小，根本能