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焊接接头熔合区的化学成分不均匀

时间:2012-5-24来源: 作者: Steel info点击:
 
    瀚超不锈钢若成分不同,及其性能也不同的材料焊接在一起,其接头的性能不仅决定于其中最弱者,而且往往由于两者的不同或不均匀而出现新的矛盾。例如由于构成腐蚀电池,异种金属焊接接头的耐腐蚀寿命,可能比其中任一材料的腐蚀寿命都大大缩短;强度、塑性、弹性模量差异也可导致应力应变集中,因而提前发生断裂:此外诸如热膨胀率、热导率等的差异也会导致热应力应变和热疲劳损伤等。因此,异种材料焊接接头的成分不均匀性和性能的不均匀性,应当受到特别关注。
    通常,被焊的两异种材料的成分差异愈大,则焊缝金属与焊缝两侧或焊缝一侧母材金属的成分差异也愈大。焊缝金属同母材金属之间也就形成一个异种材料的连接副。焊接过程中,在这个连接副中,一侧是固态的A(或B)母材金属,一侧是D成分的液态焊接熔池。高温下,A(或B)、D之间会发生元素的扩散(包括某些情况下的上升扩散),由D进入A(或B)的元素浓度在固相表面最高,向内逐渐降低。瀚超不锈钢由A(或B)扩散进入D的元素则由于液体的流动而均匀化,并不影响该局部的焊缝金属成分。焊缝一侧(或两侧)的不均匀性决定于A(或B)和D的成分和各组成元素的本性,这是不可避免的;但其扩散的深度和最终的浓度梯度,则受到温度的高低和高温下停留时间的影响。这是焊缝一侧(或两侧)的固相形成成分不均匀性的一个来源。
    熔合区的另一种成分不均匀性,产生于焊接过程中的液相熔池金属一侧的不均匀搅拌区。熔池的边缘层母材金属份额较高且未被搅拌均匀,其原因是熔池边缘的温度较其平均温度低,距电弧电流中心较远,电磁搅拌力也较弱,金属的流动性较差,被熔化下来的母材金属处于液态的时间较短。在比较严重的情况下,甚至可以看到成块的母材金属以岛屿或半岛状贴近于焊缝边缘。这种成分不均匀性的程度与焊接工艺参数大小有关,特别是与施焊过程中均匀性和稳定性关系更大。在高度自动化的焊接条件下,焊缝不均匀混合区的不均匀程度可以得到控制;而手工弧焊时,很难达到施焊过程焊接工艺参数的均匀性和稳定性,除了操作技能影响外,也与人的体力疲劳和精神状态有密切联系。
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