E5015焊条成分设计及焊接性能分析

题 目： E5015焊条药皮成分设计与工艺性能测试

学 院： 机 械 工 程 学 院

专 业： 材料成型及控制工程 班 级： 0901

学 号： 200902150132

学生姓名： 李 世 春

导师姓名： 吴 安 如

完成日期： 2013年5月30日

诚 信 声 明

本人声明：

1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；

2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料；

3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。

作者签名： 日期： 年 月 日

毕业设计（论文）任务书

题目： E5015焊条药皮成分设计与工艺性能测试 姓名 李世春 学院 机械工程学院 专业 材料成型 班级 0901 学号 200902150132 指导老师 吴安如 职称 教授 教研室主任 李东锋 一、基本任务及要求：

1．查阅E5015焊条资料，了解E4303焊条熔敷金属的化学成分及药皮成分构成； 2．选择E5015焊条常用药皮配方的原材料； 3．对E5015焊条进行不同配比的药皮成分设计； 4．用手工方法制备E5015焊条； 5．对试验焊条进行焊接工艺性能试验试验； 6. 对试验焊条进行熔敷金属力学性能试验试验； 7. 总结焊条设计、制备的理论依据并撰写论文。

二、进度安排及完成时间：

1. 3月2日～3月21日，查阅资料、撰写文献综述和开题报告； 2. 3月22日～4月4日，课题调研、资料收集、方案设计； 3. 4月5日～5月2日， 绘制零部件图； 4. 5月3日～5月23日， 撰写说明书； 5. 5月24日～5月30日，将毕业论文送指导老师审阅、评阅老师评阅； 6. 3月31日～6月5 日，毕业论文答辩和资料整理。

目 录

摘要 ......................................................................... I

Abstract ................................................................... II 第1章 绪论 ............................................................... 1

1.1 焊条.................................................................................................................. 1

1.1.1 焊条的组成............................................................................................ 1 1.1.2 焊条工艺性能及其影响因素................................................................ 3 1.2 碱性焊条在手工电弧焊中的发展现状.......................................................... 6

1.2.1 提高交流稳弧性的途径........................................................................ 7 1.2.2 改进脱渣性的途径................................................................................ 8 1.2.3 提高引弧的途径.................................................................................... 8 1.2.4 发展高效焊条的途径............................................................................ 8 1.2.5 焊条降尘、降毒的途径........................................................................ 8 1.2.6 焊条设计及制造的工艺探讨................................................................ 9 第 2 章 试 验 过 程 ..................................................... 10

2.1试验焊条的制作............................................................................................. 10

2.1.1焊条制作前的准备............................................................................... 10 2.1.2实验过程............................................................................................... 11 2.3 熔敷金属与焊缝金属.................................................................................... 13 2.4 焊条药皮成分设计........................................................................................ 15

2.4.1 试验内容及技术方案.......................................................................... 15 （1）试验内容.............................................................................................. 15 2.5 E5015碱性焊条试验 .................................................................................. 16

2.5.1 实验设备：.......................................................................................... 16 2.5.2 金相实验试样的制备.......................................................................... 17 第3章 实验结果及分析 .................................................... 19 3.1 E5015碱性焊条的检验 ............................................................................ 19

3.2 分析造成不同焊接工艺性原因.................................................................... 21 3.3 E5015碱性焊条熔敷金属组织分析 ............................................................. 21 第 4 章 结论 ............................................................. 23

4.1 结论 ............................................................................................................................... 23 致 谢............................................................ 24 参考文献........................................................... 25

E5015焊条药皮成分设计与工艺性能测试

摘要：本课题是在对E5015焊条药皮配方充分调研的情况下而开展的，因为在E5015焊条中其力学性能较好，工艺性能较差一直是公认的观点。而工艺性能主要是受焊条药皮成分的影响，故对基础配方药皮成分中的大理石和萤石在粒径和相对含量上做了稍许的变动，来研究工艺性能较原配方焊条是否有所改善。 经理论分析和实际验证发现：锰硅合金在酸性碳钢焊条中应用完全可行，硅能促进锰的过渡，且能减小焊条的飞溅；钛铁矿与石英砂恰当配合，焊条脱渣性能良好，夹杂物中Fe峰并无明显增高。

通过以上的研究，为E5015质量提升从技术到理论上提供了理论支持。据此可以研发出工艺性能综合指标优良的新一代E5015产品。

关键词：碱性焊条；药皮；金相组织；熔敷效率

I

E5015 coating composition design and process

performance testing

Abstract:This topic is in the full investigation on E5015 coating formulation conditions and carry out, because in the E5015 electrode in its good mechanical performance, poor technology performance has been generally acknowledged view. Process performance is mainly influenced by the coating composition, the basic formula of coating materials of marble and fluorite in the particle diameter and the relative content of made some changes, to study the process performance is better than the original prescription of the electrode is improved.

Through the detection of the high speed wire rod LH08A, found that there are bulk aluminosilicate complexes is larger, and the nitrogen content is 8 times than traditional H08A. The theoretical analysis and practical verification found: manganese silicon alloy in acidic carbon steel electrode in the application of feasible, silicon can promote manganese's transition, and can decrease the welding spatter; ilmenite and quartz sand mix properly, slag detachability is good, there is no inclusions significantly increased Fe peak.

Through the above research, E5015 quality improvement from technology to theory provides theoretical support. It can be developed a comprehensive index excellent technological performance of a new generation of E5015 products.

Keywords:alkaline electrode;coating;the microstructure;deposited efficiency;

II

第1章 绪 论

1.1 焊条

焊接材料包括焊条和焊丝，基于如下的原因，本论文以焊条作为研究对象。 ①在中国，焊接材料仍以焊条为主，其应用比例仍高达70％以上[1]； ②该焊接材料目的是提高焊缝的硬度、耐磨性和抗裂性，特别是应用于焊缝应力集中区域的焊缝，这些焊缝往往是不规则的；

③焊条制作方法简单灵活，数量可多可少，在熔敷金属化学成分调试阶段，焊条是最佳的选择。由于所研究的焊条其熔敷金属在冷却到较低的温度后(在350℃以下)才发生相变，所以焊条取名为低相变点焊条。

1.1.1 焊条的组成

焊条由焊芯和附着在其上的药皮两部分组成，焊条药皮与焊芯重量之比称为药皮的重量系数。一般酸性药皮焊条的重量系数约为35％，碱性药皮略低于此值，而堆焊焊条则较高，可在160％左右。利用厚的药皮可过渡大量合金元素，也有用重量系数为1％---20％的薄皮焊条，药皮仅起引弧、稳弧作用。 (1) 焊芯

焊芯的化学成分和性能直接影响焊缝金属的性能与质量，焊芯有碳素钢的，不锈钢的，以及特殊选用的，一般焊芯是专门炼制的，不同于普通建筑用钢丝，主要是对碳和硫、磷等杂质方面有较严格限制。多量合金元素使钢材难于拉拔成丝，所以对于一些极特殊的焊条，找到一种合适的焊芯往往比较困难，有时成为研究某种特殊焊条的关键。

最普通的低碳钢焊芯是H08A，一般的酸性焊条、碱性焊条都用此芯，“H”表示焊条用钢丝的的“焊”字汉语拼音的第一个字母，“08”表示焊芯的平均含碳量为0.08％，“A”表示优质钢，含硫、磷量少。如果最后一位字母由“A”变为“E”，表示特级钢丝，含硫、磷量更少。

碳的含量越高，则焊缝出现气孔和裂纹的倾向越大，当碳含量大于0.1％～0.14％时，就可能引起碳的严重偏析，并易产生结晶裂纹，使焊缝的冲击韧性和塑性急剧下降，同时因碳氧化会产生大量一氧化碳而很易引起飞溅，或留在焊缝中形成气孔。所以，在一般焊接材料中，希望含碳量越低越好，如“H08A”焊芯即要求碳含量小于0.10％，对于耐磨堆焊焊条和铸铁焊条来说，含碳量就可能

1

很高2。

[]

锰是很好的脱氧剂和掺合金剂，有脱硫作用。实验证明，在焊接低碳钢的条件下，锰含量为0.5％左右时脱氧效果最佳。因此“H08A”焊丝中锰含量控制在0.30％～0.55％之间。

硅是一种强烈的还原剂，在焊接过程中能生成SiO2，增加熔渣的酸度与黏度，使焊缝中易产生气孔和夹渣，并且焊芯中硅含量增高可增加电阻率，使焊条在焊接易于发红，影响焊接质量，因此在焊丝中要求含硅量越低越好，“H08A”焊丝控制在0.03％以下。

硫、磷都是有害杂质，它不但能降低钢的性能，而且还会使焊缝产生气孔和裂纹，因此须严加限制。“H08”和“H08A”焊丝硫磷含量分别控制在0.04％和0.03％以下。

由于冶炼和脱氧方法的不同，往往在焊芯中混入某些非金属夹杂物，如Si02等，若这些夹杂物的数量足够大时，对焊条的导电性、稳弧性也会有一定的影响。 此外，焊芯在拉拔过程中冷作硬化程度对焊芯的导电性也有影响，冷硬程度愈高，则导电性愈差，焊条愈易发红。根据焊条大小和类型不同，焊芯在制造焊条时均切成一定的标准长度，可查阅有关规定，焊芯长度允许偏差为±2mm，焊芯直径允许偏差为±0.05mm[3]。 (2) 焊条药皮

黏结在焊芯上各种粉料和黏结剂的混合物称为药皮，未涂挂之前的混合物称为涂料，按其在焊接过程中所起的作用，可以分为以下几种：

a.稳弧剂：用以稳定电弧，主要是一些易电离的碱及碱土金属化合物和金属矿物，前者如碳酸钾、碳酸镁、白垩土、大理石、长石、云母、纯碱、金红石等，后者如钛铁矿、赤铁矿等。

b.造渣剂：用以造成一定数量具有一定物理化学性能的熔渣，覆盖着熔化金属，保护溶池，隔离大气的不良影响，并使焊缝冷却速度缓慢，改善焊缝的成型，最常用的是某些金属矿物、岩石、氟化物，如金红石、白泥、赤铁矿、钛铁矿、大理石、石英砂、长石、萤石、云母等。

c.造气剂：用以造成一定量气体排除大气对溶池的有害作用，保护熔化金属，且有助于熔滴的过渡，常见的是有机物和碳酸盐，如木粉、竹粉、淀粉、大理石、菱苦土等。有机物所造成的气体主要是CO和H2，碳酸盐析出的气体为C02，在高温时进一步分解为CO。

2

d.脱氧剂：用以降低药皮和熔渣的氧化性并脱除金属中的氧。低碳及低合金钢焊接时常用锰铁、硅铁、钛铁、铝粉等，但酸性焊条不用硅铁脱氧。 e.合金剂：用以焊芯或母材中的合金或补充在焊接过程中合金的烧损。低碳钢焊条主要的元素是锰，合金钢焊接则应按其相应成分予以添加，如硅，钼等。 f.黏结剂：用以调和药粉并牢固地黏结在焊芯上，一般说来酸性焊条常用钾钠混合水玻璃，碱性焊条常用钠水玻璃，由于水玻璃中含有钾、钠等低电离电位元素，所以除起黏结作用外，不可以起到稳弧作用。

g.增塑性：用以改善焊条的压制性能，以便于用机器压制焊条，如钛白粉、白泥、云母、糊精等，可以增加药粉的塑性、弹性和滑性，使焊条表面光滑而不开裂。

h.稀释剂：用以稀释熔渣，改善渣的流动性，如萤石、金红石、精选钛矿、锰矿等。

一般的涂料焊条中都需考虑加入10种左右的组成物起到以上作用，但可看出某些组成物能起多种作用，如大理石可以稳弧、造气和造渣。耐磨堆焊焊条的特点一般是要求堆焊金属中有较高的含碳量。所以在药皮配方中加入5％～6％以上石墨(碳)后，无需加入其它矿石粉、有机物等，它能起到稳弧、造气、脱氧、增塑等作用。

1.1.2 焊条工艺性能及其影响因素

焊条的工艺性能主要指引弧、稳弧及再引弧性能、焊缝成型、脱渣性、飞溅、熔化效率、析出有害气体成分及数量、各种位置焊接的适应性、焊条药皮发红、焊接烟尘等。 （1）焊条的稳弧性

焊条的稳弧性可由电弧引燃难易和引燃后电弧的状态来评定。用10根新焊条，每根与工件接触一下引弧，引燃根数越多则引弧性能越好。断弧后再引弧时，若药皮套筒不敲碎即可起弧为最好，药皮套筒敲碎后才可引弧者次之，敲碎后也不能引弧者最差。电弧的状态以弧长变动时电弧是否稳定，断弧前的最大电弧长度，焊接速度变动时电弧的摇摆情况和电弧吹力的强弱来判断。碱及碱土金属电离电位比较低，所以常用含钾钠的物质做稳弧剂。 （2）焊缝成型

焊缝成型的优劣以肉眼观察来判定的，要求焊缝均匀，与母材熔合情况表面鳞纹细密无“麻点”等缺陷，它除取决于焊工的操作水平以外，主要取决于药皮

3

的熔化状态与深渣的凝固温度范围、黏度、表面张力等。

①药皮的熔化状态与熔渣的凝固温度对成型影响。药皮是多种物质的机械混合物，它们在形成熔渣的过程中，各组成物之间发生了相互作用，形成复合化合物、共晶体等多元体进行的。我们所指的药皮熔点是指药皮开始熔化的温度(即造渣温度)，而熔渣的温度则是指熔渣转变为固态的温度(是一个温度区间)。

药皮熔点过高，焊条末端形成的“套筒”过长，则焊接时易断弧，还会药皮成块脱落，推动保护作用或落入熔池形成夹渣。相反，药皮熔点过低，则熔化过早，成渣很稀容易流失，并使焊缝推动保护作用。同时熔点过低，形成“套筒”太短或不形成“套筒”，则熔点低于焊丝熔点150-250℃。

熔渣的凝固温度过高则凝固过早，影响冶金反应的充分进行，甚至造成渣压铁水，使焊缝成型不良，产生气孔，不易脱渣等缺陷。焊缝表面产生“麻点”也是由类似原因造成的。熔渣凝固温度过低，则熔渣对焊缝起不到限制成型的作用，促使焊缝成型不良，同时还延长了熔渣与已凝固的焊缝表面金属作用时间，使脱渣性能变坏。

药皮熔点的高低决定于药皮组成物的种类和它们的粒度。药皮组成物的熔点越高，粒度越大，药皮的熔点也越高。熔渣的凝固温度取决于其成分[4]。 ②熔渣的黏度和表面张力对成型的影响。黏度是液体分子之间内摩擦力的表现，在熔渣化学成分一定的情况下，黏度主要取决于温度，通常随着温度增加，渣液黏度下降。但熔渣的化学成分不同时，其黏度变化是不同的，通常碱度小的熔渣，黏度随温度增加是逐渐变小的。而碱度大的熔渣随温度增加，黏度则急剧下降。在焊接温度下，熔渣黏度越小，流动性越大，熔渣也愈活泼，冶金进行得愈充分。但黏度过小，则会造成满渣，使渣不能完全覆盖于焊缝上，减弱冶金的进行并推动对金属的保护作用。相反若渣过黏，亦会使冶金反应缓慢，焊缝成型变差。焊接熔渣黏度ll通常要求在1500℃时为0.15Pa.S左右，立仰焊时可略高一些。

熔渣表面张力及其与温度的关系，对焊缝表面成型也有很大的影响值为0.3-0.4N／m为好，并希望在温度下降时能迅速增大，以保证熔渣在液态时能均匀覆盖于熔池上；而在熔池冷却结晶时，又能急剧增大表面张力，约束焊缝成型。 （3）焊条的脱渣性

焊缝表面的熔渣在焊后是否容易除去，是评定焊条(或焊剂)质量的主要指标之一。脱渣性的好坏，可以用小锤敲击方法来进行比较，若脱渣困难，会显著降

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第 2 章 试 验 过 程

2.1试验焊条的制作

2.1.1焊条制作前的准备

（1）选定焊芯

选用低碳钢焊芯H08A，直径为4mm，H08A化学成分如下表2.1所示：

表2.1 H08A焊芯化学成分

-- 焊芯H08A C ≤0.10 Si ≤0.03 Mn 0.30～0.55 P ≤0.03 S ≤0.03 Ni ≤0.30 Cr ≤0.20

（2）药皮成分配比

药皮成分配比率如表2.2所示

表2.2 药皮成分配比

成分金红石 中锰 大理石 萤石 云母 钛铁 硅铁 长石 （g） 含量 15 8 40 30 2 8 6 2

（3）水玻璃的准备

焊条用水玻璃主要是使用液体水玻璃。纯净的液体水玻璃，应是无色透明的液体。当含有少量悬浮物时，影响其透明度而呈混浊，常见的水玻璃溶液多呈青灰色，黄绿色或微红色。同时模数是水玻璃性能的重要参数，对焊接制造工艺和焊条性能有极大的影响，它不仅决定着水玻璃的粘结性能，而且对水玻璃的蒸发速度及固化有很大的影响。而液体水玻璃的浓度，是由其中含水的多少来决定，当加入水多时浓度低，粘性低。当然，液体水玻璃的浓度也与温度有关，当温度升高时浓度会降低，温度低时浓度则会增大。而一般所讲的浓度是指20℃时所测定的浓度。由于水玻璃的这些特性，经过分析，综合考虑在本课题中选用的是钠水玻璃，水玻璃的模数为2.85～3.00。 （4）试验器材

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FN202-2型电热干燥箱，最高温度300℃，电压220∨； HCT12B5架盘药物天枰，最大称重500g，分度值0.5g； ZXE-315 AG/DG Arg welder，焊接电流最大范围0-400A； 小勺，杯子，水玻璃，干净的玻璃，手套，切割机，游标卡尺。

2.1.2实验过程

（1）配料：参考E5015铸铁焊条的配方，用天平和小勺称量大理石40g，萤石30g，钛铁8g，金红石15g，中碳锰铁8g，45硅铁6g，云母2g，长石2g。 （2）干混：将称出的各药粉混在一起轻轻搅拌至均匀为止，要求药粉颜色一致，不得出现块状，粒状，并放置30分钟左右。

（3）湿混：逐渐加入适量水玻璃，用手轻轻搅拌，直到可以形成面团状放置1小时左右，使之混合均匀。在此期间，用砂布打磨直径为Φ3.2低碳钢H08的焊芯表面的氧化皮。

（4）搓制：将湿混好的湿粉沿焊芯长度方向均匀涂敷，再用双手使焊芯在玻璃板上轻轻滚动，使药皮逐渐牢固粘在焊芯上。将搓制好的焊条放置1-2天，使之凉干。

（5）烘干：将凉干的焊条，放进电热干燥箱内在300-350℃烘干1-2小时。

烘 烘 干 干 前 后 （1） （2）

图2.1 制备的焊条

2.2 焊接工艺性

焊材的工艺性能是决定焊材好坏的重要评价标准，碱性焊条的工艺性能显得更重要，问题也更复杂。通常对碱性焊条的焊接工艺性能的评定标准主要包括以下几个方面：焊接电弧稳定性、气孔敏感性、熔滴过渡形式、焊接飞溅、熔渣的

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覆盖性及脱渣性、焊条发红开裂情况、全位置焊接性等。

（1）熔滴过渡及其机理：在电弧力的作用下，焊条端头的熔化金属形成熔滴，受到各种力的作用向母材过渡，称为熔滴过渡。熔滴过渡是弧焊过程中重要的电弧物理现象，它不仅影响焊条的工艺性能，而且对焊接化学冶金、焊缝成型和焊缝的性能都产生重要的影响。

（2）焊接飞溅：在焊接过程中，一部分的金属飞离熔池从而形成飞溅。飞溅能够影响焊缝的表面成型，恶化焊材工艺性能，是衡量焊材工艺性能的重要指标之一。飞溅的大小和熔滴过渡行为、焊接工艺参数、电源特性等因素有关。许多学者对飞溅产生的原因进行了深入的研究。总的说来，飞溅的产生主要是由于气体爆炸力、电弧力及熔渣表面张力引起的。如钛钙型偏碱性的不锈钢焊条，其中大理石CaCO3 在600℃开始分解并释放出CO2 气体[13]，若分解过程急剧便会产生爆炸飞溅。又如熔滴过渡时表面生成了氧化膜，而熔滴内部金属过热产生的蒸汽压力足够大时，也会引起爆炸飞溅。通常情况下，焊接飞溅的研究与熔滴过渡形式的研究是分不开的。

（3）焊接电弧稳定性：焊条电弧燃烧是一个复杂的电弧物理和化学冶金过程。所谓电弧稳定状态，是指在边界条件不变时，电弧中所进行的电、热物理及化学冶金过程均处于相对平衡状态。焊条的稳弧性可由电弧引燃难易和易燃后电弧的状态来评定。影响焊条焊接电弧稳定性的因素很多，主要有：渣系中的各种组分、焊接电流、电弧电压。

（4）焊缝脱渣性及熔渣覆盖性：脱渣性即去除焊缝表面所覆盖的凝固状态的焊渣的难易程度。焊条的脱渣性是评定焊条质量的的主要指标之一。脱渣性的好坏，直接影响着焊接的生产率以及焊缝的质量。药皮的化学成分决定了熔渣的微观结构和类型，从而直接决定了熔渣脱渣性的好坏。因此在脱渣性的研究中，学者着重研究的是脱渣性和熔渣微观结构的关系。熔渣覆盖性即熔渣是否均匀的覆盖在焊缝上，熔渣覆盖性的好坏对于焊接工艺性能有着重要的影响，覆盖均匀的熔渣有利于提高焊缝表面的成型质量，有效的阻止焊接气孔产生。熔渣覆盖性主要受以下几个因素的影响：熔渣的粘度、熔渣的熔点、表面张力等。

（5）气孔：在焊接中产生的气孔是焊接的重要缺陷，一般是氢气孔、氮气孔和一氧化碳气孔。由于不锈钢焊条熔敷金属的含碳量都很低，一般产生CO 气孔的可能性极小，在含氮类不锈钢中容易产生氮气孔[14]。因此大部分不锈钢的焊接气孔为氢气孔。气孔生成机理的复杂性和未知性，同时也表明深入研究气孔

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生成机理的必要性和重要性。

（6）焊条药皮发红开裂：药皮温升开裂是不锈钢焊条特有的一类问题，是指在正常的焊接电流下施焊到焊条后半段时，由于药皮升温过高而发红开裂或药皮脱落的现象。焊芯和药皮温度升高的主要能量是由于焊接电流通过焊芯时所产生的电阻热。药皮的发红开裂，使药皮失去了保护作用和冶金作用，从而影响焊接质量，浪费焊接材料。

（7）焊条的其它工艺性能：焊条的全位置焊接的适应性也是评价焊条工艺性能的重要指标。所有的焊条都能平焊，但由于部分焊材熔滴容易下流，不易于向熔池过渡，从而不适合全位置的焊接[15]。因此调整熔渣的熔点、粘度、表面张力等，以利于熔滴过渡到熔池，防止熔滴下流，使高温熔渣尽快凝固，是目前解决焊条全位置焊接的主要措施。其中粘度对焊条的焊接方式有着最为重要的影响。

2.3 熔敷金属与焊缝金属

焊材（焊条、焊丝等）生产单位提供的焊接材料产品性能介绍资料及质量保证书中，其理化性能是指熔敷金属的化学成分和力学性能。这主要是考虑一种焊材（即填充金属）往往可以焊接多种母材，就会得到多种不同性能。为了解和检验焊材本身的性能，就有必要取得焊接材料本身熔化后未经母材稀释的那部分金属，即所谓的“纯”焊缝金属，称为“熔敷金属”。而焊接接头的焊缝金属一般由熔化的母材和填充金属凝固后形成的那部分金属，即两者的混合物。

为了取得熔敷金属，可以有以下几种途径：在平板上作多层多道堆焊，去距离母材表面8mm以上的金属；对于开坡口的对接焊试板，将间隙加大到12mm，或在坡口边缘用性能相同或相近的焊材先预堆焊隔离层，隔离层厚度加工不小于3mm，再进行焊接。取中间部分的金属，来代表“纯”的焊缝金属。而实际工程上，焊接接头的设计不可能采用如此大的间隙，一般间隙仅为0—3mm，故焊缝金属是焊接材料熔化后的填充金属与母材的混合物。这就造成熔敷金属与接头焊缝金属两种金属性能上的差异[16]。

焊缝、热影响区、母材的金相组织是由不同组织组成的，组织组成物可能是一种或多种。在组织组成物中，某一组成物可以是单一相，也可以是两相或多相混合组成或化合物。下面介绍下不同组织的形态和性能。

铁素体：碳与合金元素溶解在a-fe 中的固溶体。亚共析钢中的慢冷铁素体呈块状，晶界比较圆滑，当碳含量接近共析成分时，铁素体沿晶粒边界析出。珠

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光体：铁碳合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体的机械混合物。

珠光体的片间距离取决于奥氏体分解时的过冷度。过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小。在A1~650℃形成的珠光体片层较厚，在金相显微镜下放大400倍以上可分辨出平行的宽条铁素体和细条渗碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光体。在650~600℃形成的珠光体用金相显微镜放大500 倍，从珠光体的渗碳体上仅看到一条黑线，只有放大1000倍才能分辨的片层，称为索氏体。在600~550℃形成的珠光体用金相显微镜放大500 倍，不能分辨珠光体片层，仅看到黑色的球团状组织，只有用电子显微镜放大10000 倍才能分辨的片层称为屈氏体。

马氏体－碳在a-fe 中的过饱和固溶体。板条马氏体：在低、中碳钢及不锈钢中形成，由许多相互平行的板条组成一个板条束，一个奥氏体晶粒可转变成几个板条束（通常3到5 个）。片状马氏体（针状马氏体）：常见于高、中碳钢及高镍的铁-镍合金中，针叶中有一条缝线将马氏体分为两半，由于方位不同可呈针状或块状，针与针呈120o 角排列，高碳马氏体的针叶晶界清楚，细针状马氏体呈布纹状，称为隐晶马氏体。使用4XB-TV 倒置金相显微镜，在400 倍的放大倍数下观察组织，并结合材料的化学成分确定出试样各区域的金相组织。 在获取焊接接头试样后，首先进行接头组织金相的观察，获取母材、焊缝区以及HAZ等区域的金相图，根据接头不同区域的金相组织的不同，分析其各自组织成分及性能上的变化。观察不同区域的金相图时，主要看相图所显示的组织形态，晶粒大小，是否存在明显的裂纹等等。如果出现焊接缺陷，应分析缺陷的种类，产生原因，改进方法等，并结合焊接不同区域的硬度值对其性能上的比较与分析。

熔焊时，在高温热源的作用下，母材将发生局部熔化，并与熔化了的焊丝金属搅拌混合形成了熔池，与此同时，进行了短暂而复杂的冶金反应。当焊接热源离开以后，熔池金属便开始凝固。熔池凝固过程对焊缝金属组织、性能、具有重要影响。由于熔池中的冶金条件和冷却条件的不同，可能得到性能差异甚大的组织。熔池结晶一般分为晶核的形成和晶核长大两部分。而焊接条件下的凝固结晶的形态从融合线到焊缝中心一般为平面晶、胞状晶、树枝柱状晶和等轴晶。完成凝固以后，随着连续冷却过程的进行，焊缝金属将发生组织转变。转变后的组织是根据焊缝的化学成分和冷却条件而定[17]。

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参考文献

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