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晶粒粗大對(duì)金屬材料沖擊韌性的負(fù)面影響

嘉峪檢測(cè)網(wǎng)        2025-01-01 17:20

晶粒度對(duì)沖擊韌性的影響

 

焊縫金屬晶相組織的晶粒度的大小,對(duì)金屬材料沖擊韌性(沖擊功)有顯著的影響。如果晶粒粗大,則沖擊功數(shù)值急劇下降。

 

晶相組織中晶粒粗大,會(huì)增加材料晶相組織內(nèi)部的缺陷和應(yīng)力集中,使得裂紋以晶粒尖端為擴(kuò)展源,沿著較大的晶粒之間的邊界擴(kuò)展,從而導(dǎo)致金屬材料在較低的沖擊能量下就發(fā)生破壞‌。

 

 

 

焊接參數(shù)對(duì)晶粒度的影響

 

焊縫金屬晶粒度的大小,由金屬材料化學(xué)成分、熔覆金屬化學(xué)成分、焊接熱輸入與冷卻速度等主要原因決定。

 

以鋼結(jié)構(gòu)焊接生產(chǎn)中最常見(jiàn)的20mm厚度Q355鋼板的121埋弧焊為例,分別選取H10Mn2焊絲與SJ101, SJ102, HJ431 三種焊劑的組合,使用較低熱輸入線(xiàn)能量(2.5KJ/mm以下)時(shí),沖擊功普遍較高(平均值50J ~100 J); 若使用較高熱輸入線(xiàn)能量(4.2KJ/mm以上)時(shí),沖擊功普遍較低(平均值10J ~ 20 J)。

 

焊劑化學(xué)成分與沖擊功的關(guān)系

 

分析得知,以上三種焊劑的化學(xué)成分(堿度)不同,對(duì)于熔池金屬除氫效果有差異。但是這種差異,遠(yuǎn)遠(yuǎn)弱于晶粒度對(duì)沖擊功影響。因?yàn)檫x取較高熱輸入線(xiàn)能量時(shí),高的熱輸入與高焊接速度組合作用,使熔池冷卻速度加快,焊縫融合處的晶粒粗大,從而導(dǎo)致沖擊功較低。

 

焊劑化學(xué)成分與沖擊功的關(guān)系

 

除了晶粒度對(duì)沖擊功有影響之外,材料自身的化學(xué)成分、軋制性能、焊接工藝、熱處理因素對(duì)沖擊功都有影響。

 

如上述121埋弧焊工藝過(guò)程中,如果沒(méi)有嚴(yán)格執(zhí)行焊劑預(yù)熱規(guī)范,熔池中熔覆金屬氫含量超標(biāo),導(dǎo)致焊縫中產(chǎn)生氣孔、裂紋等缺欠,沖擊韌性極差,相關(guān)案例中的沖擊功值僅為1.4J,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的47J的下限要求。

 

 

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