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DH32钢板的焊接性高锰钢的焊接性已在本章 节中叙述。高锰钢与异种钢的焊接性除了考虑自身的焊接性外,还要考虑下列的物理、化学和力学因素。 (一)互溶性异种金属之间互溶性存在4种方式:形成无限固溶体;形成有限固溶体;形成金属间化合物;形成机械混合物。前两种焊接性较好,后两种焊接性差。形成的金属间化合物愈多。愈难进行焊接。 金属间化合物具有很大的脆性,其数量、形状和分布状态对焊接接头性能影响很大。金属间化合物愈多,焊缝愈容易产生裂纹。高锰钢中溶于奥氏体中的碳极易受热以碳化物形式析出。 (二)氧化性异种金属的氧化性愈强,愈难进行焊接。这是因为氧化性愈强。熔焊时氧化物愈易形成,冷却时存在于晶界,降低晶间结合力。 氧化物还容易形成低熔点共晶体。高锰钢中的磷共晶或硫共晶极易产生液化裂纹。 (三)线(膨)胀系数异种金属的线(膨)胀系数相差愈大。愈难进行焊接。线(膨)胀系数大的金属热胀率大,冷却时收缩率也大;线(膨)胀系数小的金属,冷却收缩率也小。因此在结晶时焊接接头产生很大的热应力。这为焊接裂纹的产生提供了力学因素,高锰钢的线(膨)胀系数比一般钢大,在焊接时往往采用过渡接头的方式来减少这一不良影响。 (四)熔点异种金属的熔点相差愈大,愈难进行熔接。这是因为熔点低的金属达到熔化状态时,熔点高的金属仍呈固体状态,因此已熔化的金属容易渗人过热区的晶界,使过热区组织降低。当熔点高的金属熔化时,造成熔点低的金属流失,焊接接头难以焊合。 (五)导热率和热容异种金属的导热率和热容相差愈大,愈难进行焊接。金属的导热率和热容能改变焊缝的温度场和结晶条件。并影响难熔金属的润湿性能。此外,异种金属的导热率和热容相差愈大,愈易使焊缝结晶条件变坏,晶粒粗化严重。因此。对导热率和热容相差大的金属,应采用强力热源进行焊接。焊接时热源的位置应移向导热性能好的母材一侧。高锰钢的导热系数比一般钢低,所以焊接时采用直流反接或热源侧重异种钢。 (六)电磁性异种金属的电磁性相差愈大,愈难进行焊接。电磁性相差愈大。焊接电弧愈不稳定,焊缝成形容易变坏。奥氏体高锰钢是失磁钢,为提高焊接性,过渡层往往选用奥氏体不锈钢。 (七)等强度异种金属焊接时。焊缝和母材不易达到等强度。这是因为热源往往造成合金元素的烧损和燕发,使焊缝的化学成分发生变化,组织变坏和性能降低。高锰钢焊缝元家极易稀释,往往通过药皮或焊芯补充锰量。
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合金元素的影响:在钢中加入一定量的各种合金元素(Or, Mo, W, Ti, V, Zr, Nb等),其作用是为了强化基体,与碳生成特殊的金属碳化物,以改善材料的物理、机械性能,从而达到提高材料耐磨性的目的。合金元素对耐磨性能的影响,主要取决于形成碳化物的倾向及其在铁素体中的溶解度。一般说来,与碳不易形成碳化物的元素,对材料耐磨性的影响不大。锰(Mn)虽是弱碳化物形成元素,但它在钢中仅与铁或其它碳化物作用,形成渗碳体型的碳化物,故在低锰钢中对耐磨性还是有所改善,而在高锰钢中,能扩大下相区,具有稳定奥氏体组织的作用。上述的一些合金元素与钢中的碳元素都有较强的亲和力,只要钢中有足够的含碳量,在一定条件下,就会形成各自特殊的碳化物,这将大大有利于材料耐磨性的改善。3.碳化物的影响:碳化物的类型与分布也是影响材料耐磨性的主要因素之一。特殊的合金碳化物比一般渗碳体的耐磨性要高很多。当钢中的碳化物元素与谈原子的百分比增加时,将由一般渗碳体转变为特殊的碳化物;或由一种特殊碳化物变为另一种含金属元素更多的特殊碳化物,比如由F030--(Fe, or)8C- .Or7C3- or23O。等,其耐磨性将明显地提高。VO, TiO, NbC比W,Or碳化物的耐磨性为优,因前者易形成稳定而细小的碳化物,且随组织中碳化物含量的增多,相对耐磨性也增高碳化物的形状与分布对耐磨性的影响也较大,若钢中出现网状碳化物或部分呈块状,且碳化物沿晶界析出,或在基体上分布不均等,这都将降低其耐磨性。4.金相组织的影响:碳钢的耐磨性与金相显微组织的关系如图7-2所示。对亚共析钢,铁素体一珠光体的耐磨性差,其次是铁素体一索氏体、铁素体一屈氏体,而铁素体一马氏体组织的耐磨性 ;对共析钢,其耐磨性依马氏体、屈氏体、索氏体、索氏体一珠光体的顺序下降;而对过共析钢,随着组织的变化,依珠光体一渗碳体、索氏体一渗碳体、屈氏体一渗碳体、马氏体一渗碳体、马氏体的顺序,其耐磨性增高。在同一摩擦条件下,含碳量相同时,板条状马氏体组织的耐磨性比针状马氏体好,而片状珠光体组织比球状耐磨性高,细珠光体组织又比粗珠光体的耐磨性好。
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