Page 89 - 理化检验-物理分册2022年第七期

黄 山, 等: 一种适用于低合金钢的埋弧焊焊丝

的韧性和淬透性。碳、 锰元素均为形成奥氏体的元 包括两焊道搭接的区域。试样表面抛光后采用 4%

素, 可以提高奥氏体在室温下的稳定性。 ( 体积 分 数) 硝 酸 酒 精 溶 液 侵 蚀。用 LEICA DMI

( 2 )焊 缝 脆 化: 氢、 氮、 氧、 磷、 硫 等 元 素 会 造 5000M 型数字式倒置光学显微镜观察焊缝金属的
成焊缝脆化, 并且焊 剂 会 向 熔 敷 金 属 过 渡 一 定 量 显微组织。

的磷、 硫元素。在焊丝 化 学 成 分 设 计 时, 将 磷、 硫 依据 GB / T2652 — 2008 , 取 样 加 工 成 直 径 为

元 素 含 量 尽 可 能 控 制 在 钢 厂 能 够 达 到 的 最 低 要 10mm 的等截面圆棒试样, 平行段长度为 60 mm 。

求。 在 ZwickZ400 型电子万能试验机上对熔敷金属进

( 3 )冲击韧性: 锰、 镍 元 素 含 量 对 熔 敷 金 属 的 行拉伸性能测试。弹性段及屈服段的拉伸速率为

低温冲击韧性有重要的影响, 研究表明: 当锰元素 1mm / min , 屈服后拉伸速率为 25mm / min 。

含量为 0.6% 时, 熔敷金属韧脆转变温度随镍元素 根 据 GB / T 2650 — 2008 , 冲 击 试 样 尺 寸 为

含量的提高而降低; 10mm×10mm×55 mm ( 长 × 宽 × 高), 缺口为 V

( 4 )辐照脆化: 在焊丝化学成分设计时, 镍元素 型, 深度为 2 mm 。在 ZBC2302N-2 型 摆 锤 式 冲 击
含量需要控制在一定的范围, 铜、 磷元素含量尽可能 试验机上对试样进行冲击试验, 试验机最大冲击能

控制在较低的水平 [ 4-7 ] 。 量为 300J 。
1.2 焊接条件 采用全自动维氏硬度测试系统对熔敷金属的硬

母材 选 用 Q345B 钢 板, 规 格 为 30 mm × 度进行测试, 标尺为 HV10 。每个试样打 3 点, 取其

200mm×500mm ( 长 × 宽 × 高), 试样加工坡口角 平均值作为最终的硬度测试结果。

度为 ( 10+10 ) ° , 间 隙 为 30 mm 。 焊 丝 直 径 为 根据 GB / T2653 — 2008 《 焊 接 接 头 弯 曲 试 验

4mm , 焊接电流为 560~620A , 电弧电压为 28~ 方法》, 试 样 为 非 减 薄 全 厚 度 试 样, 采 用 SANS

32V , 焊接速率为 400~500 mm / min , 焊接线能量 BHT5106 型弯曲试验机对焊接板进行面弯与背弯
为23~27kJ / mm , 为了减少热应力, 母材预热温度 弯曲试验。压 头 直 径 取 4 倍 试 样 厚 度, 弯 曲 角 度

为 200~250 ℃ 。 为 180° 。

为了消 除 焊 接 应 力, 提 高 熔 敷 金 属 的 综 合 性 根据 GB / T3965 — 2012 《 熔敷金属中扩散氢测
能, 需对其进行焊后热处理, 升温和冷却速率均为 定方法》, 采用水银法扩散氢含量测定仪测定熔敷金

50 ℃ / h , 保温温 度 为 610 ℃ , 保 温 时 间 分 别 为 2 , 属的扩散氢含量。

24h 。
1.3 试验方法 2 试验结果与分析
除弯曲试验之外, 其他理化检验取样位置均为 2.1 化学成分
距离上表面 10mm 处。 对成品焊丝进行化学成分分析, 结果如表 1 所

按照 GB / T25777 — 2010 《 焊接材料熔敷金属 示。由表 1 可知: 焊丝中碳、 硅、 锰、 镍、 钼等主要合

化学分析试样制备方法》, 取样部位表面经砂轮打磨 金元素含量都在设计目标范围内, 磷、 硫元素含量满
后 清 洗,以 去 除 油 污、氧 化 皮 等 缺 陷。 采 用 足设 计 要 求, 可 得 其 回 火 脆 化 敏 感 系 数 X 为
ARL4460 型光电直读光谱仪、 TCH600 型氮氢氧分 10.2m g mL , 再热裂纹敏感性 Δ G 为 -0.2 。熔敷
/

析仪、 CS600 型红外碳硫分析仪等设备, 测定焊丝以 金属的化学成分如表 2 所示, 可得其回火脆化敏感

/
及熔敷金属的化学成分。 系数 X 为 6.6 m g mL , 再 热 裂 纹 敏 感 性 ΔG 为
在焊缝中心位置垂直于焊接方向取样, 且至少 -0.2 。一般要求 X≤15m g mL , ΔG≤0 。
/

表 1 焊丝化学成分 %
质量分数
项目
C Si P S O N Ni Cr Mn Mo Cu V Co Sn Sb As
实测值 0.11 0.26 0.006 0.001 0.001 0.006 1.03 0.02 1.66 0.54 0.09 0.01 0.01 0.005 0.003 0.007
0.08~ 0.15~ 0.80~ 1.25~ 0.45~
设计值 ≤0.012≤0.010 - - ≤0.10 ≤0.15 ≤0.03 ≤0.06 - - -
0.14 0.35 1.20 1.80 0.65

7 3