提高珠光体耐热钢的热强性有三种方式:
①基体固溶强化,加入合金元素强化铁素体基体,常用的Cr,Mo,W,Nb元素能显著提高热强性
②第二相沉淀强化:在铁素体为基体的耐热钢中,强化相主要是合金碳化物
③晶界强化:加入微量元素能吸附于晶界,延缓合金元素沿晶界的扩散,从而强化晶界。
钢中的铁、锰、铬、镍等元素在液态下能够与铝混合,形成有限固溶体,也会形成金属间化合物,钢中的碳也能与铝形成化合物,但在固态下彼此几乎不相溶。铝和铁在不同含量之间,可形成多种脆性的金属间化合物,其中FeAls脆。对钢与铝的熔接接头的力学性能,包括显微硬度都有明显的影响。另外,由于钢、铝及其合金的热物理性能差别也很大,因此使钢与铝的焊接性变差。
复合镀层碳钢与铝及其合金的氩弧焊,就是在钢一侧先镀一层铜或银等金属,然后再镀一层锌。焊接时锌先熔化(因焊丝熔点比锌高),漂浮在液面上。而铝在锌层下与铜或银镀层发生反应,同时铜和或银溶解于铝中,可以形成较好的焊接接头。可使钢一铝焊接接头强度提高到197~213MPa。
焊接规范——钢和铝的氩弧焊使用交流电源,一是撞击氧化膜并使其破碎,还能清除熔池表面的氧化膜,使熔化的焊缝金属得到良好的熔合,焊接电流大小根据焊件厚度来选择,一般板厚在3mm时,焊接电流为110~130A;6~8mm时,焊接电流为130~160A;9~10mm时,焊接电流为180~200A。
由于钢的熔点比铝及铝合金的熔点高得多,当铝及铝合金完全熔化时,钢仍处于固态,此时铝及铝合金熔化后表面会形成一层熔点很高的氧化物(Al2O3), 直接妨碍与钢的熔合,并且铝及其合金中铁的含量达到1.8%时,会形成硬而脆的Al + FeAl3共晶体,随着铁含量的增加和温度升高,不可避免地产生脆性的金属化合物,而大大降低了铝及铝合金的塑性,使焊缝变脆。所以采用熔焊的方法无法使钢与铝及铝合金可靠焊接在一起,通常可以采用摩擦焊和楔焊方法进行钢与铝及铝合金的焊接。
摩擦焊是使受摩擦的铝及铝合金,在局部很小的体积内受热至熔化,与此同时通过加压顶锻,将钢形成的很小一点金属间化合物,从对接处被挤出来与钢很好地焊接起来。
由于与硬质合金相焊的基体材料一般是碳素钢,硬质合金与之相比具有较小的热膨胀系数和较低的热导率,因此焊接时容易出现:焊接裂纹、焊缝脆化、气孔夹渣及氧化等问题。
在其他条件一定的情况下,提高电弧电压,电弧功率相应增加,焊件输入的热量有所增加。但是电弧电压增加是通过增加电弧长来实现的,电弧长度增加使得电弧热源半径增大,电弧散热增加,输入焊件的能量密度减小,因此熔深略有减小而熔深增大。同时,由于焊接电流不变,焊丝的熔化量基本不变,使得焊缝余高减小。
焊件倾斜在实际生产中经常碰到,可分为上坡焊和下坡焊。此时,熔池金属在重力的作用下有沿斜坡向下流动的倾向。
上坡焊时,重力有助于熔池金属排向熔池尾部,因而熔深大,熔宽窄,余高大。当上坡角度α为6°~12°时,余高过大,且两侧易产生咬边。
下坡焊时,这种作用阻止熔池金属排向熔池尾部,电弧不能深入加热熔池底部的金属,熔深减小,电弧斑点移动范围扩大,熔宽增大,余高减小。
焊件倾角过大,会导致熔深不足和熔池液体金属溢流。
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