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2022年云南省焊工培訓-特種作業(yè)人員培訓:金屬元素對焊接質(zhì)量的影響

[日期:2022-06-01]   來源:云南技能考試網(wǎng)  作者:云南技能考試網(wǎng)   閱讀:536次

對于焊絲中含有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:

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硅(Si)


硅是焊絲中最常用的脫氧元素,它可以防止鐵與氧化合,并可在熔池中還原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)


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),并被除去(脫硫),故可降低由硫引起的熱裂紋的傾向。 

由于單獨用硅和錳脫氧,都難以除去脫氧的生成物。故目前多采用硅錳聯(lián)合脫氧,使生成的SiO2和MnO復合成硅酸鹽(MnO·SiO2)。

MnO·SiO2的熔點低(約1270℃)且密度。s3.6g / 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)


硫在鋼中常以硫化鐵的形式存在,并呈網(wǎng)狀分布在晶粒邊界,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,由于加工開始溫度一般為1150~1200℃,而鐵和硫化鐵共晶已經(jīng)熔化,從而導致加工時開裂,這種現(xiàn)象就是所謂“硫的熱脆性”。

硫的這種性質(zhì)使鋼在焊接時產(chǎn)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(yōu)質(zhì)碳素鋼以及高級優(yōu)質(zhì)鋼的主要區(qū)別就在于硫、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),它呈粒狀分布于晶粒內(nèi)。

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)


磷在鋼中能全部溶于鐵素體內(nèi)。它對鋼的強化作用僅次于碳,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(zhì),磷在鋼中的含量也要加以限制。


鉻(Cr)


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,所以奧氏體不銹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[7]。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。

在奧氏體不銹鋼中,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(chǎn)生碳化物,使合金鋼導熱變差,容易產(chǎn)生氧化鉻,使焊接造成困難。


鋁(AI)


鋁是強烈的脫氧元素之一,故用鋁作脫氧劑,不僅可少產(chǎn)生FeO,且易于使FeO還原,有效地抑制在熔池中產(chǎn)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(tài)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)


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)

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 鉬小于0.6%時,可以提高塑性,減少產(chǎn)生裂紋的傾向,提高沖擊韌性。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)


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(wěn)定的。有時效硬化作用。

釩的碳化物具有高溫穩(wěn)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布狀況,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。


焊工短期技能培訓內(nèi)容:

第一周:焊工基礎(電焊工安全操作規(guī)范及設備工具的安全使用)手工電弧焊操作技能培訓(例如:手工焊接設備、焊接材料、工具。各種焊接位置的操作技能,單面焊雙面成型技術的操作技巧)。


第二周:氧、乙炔焊接與切割,等離子弧切割(氣焊與切割設備的使用及安全操作規(guī)程),各種厚板、薄板氣焊與切割操作技巧。

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第三周:手工鎢極氬弧焊技術(例如:氬弧焊設備及工具的安全使用和安全操作規(guī)程);氬弧焊焊接厚、薄板各種焊接位置的安全操作技巧;常用有色技術材料,例如:鋁合金材料的焊接技巧。


第四周:二氧化碳氣體保護電弧焊技術(例如:二氧化碳焊接設備、設備工具的安全操作規(guī)程);二氧化碳氣體保護焊焊接位置的操作技巧。


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