影响40镀铬钢管焊丝韧性的主要因素

一、主要合金元素的影响

1、元素的影响

Al作为一种强脱氧剂、脱氮剂，是自保护40镀铬钢管焊丝中常用的合金元素。它能够和氧氮反应生成稳定的氧化物和氮化物。随着熔敷金属中Al含量的增加，熔敷金属的韧性显著降低。当Al含量小于0.8%时，冲击韧性较好，而当Al含量高于0.8%时，冲击韧性急剧下降。40镀铬钢管厂家的技术人员通过研究发现，随着焊缝中铝含量的增多，焊缝中的夹杂物先是Al2O3和AlN的混合物，当铝含量较高时，以AlN夹杂为主。随着铝含量的增加，N，O含量降低。当Al含量大于1%时，熔敷金属中N含量下降较多，这是因为生成了较多的AlN夹杂物。而AlN夹杂物是脆性相，不利于针状铁素体的形成，而且会割裂基体引起微裂纹[11]。另外，铝是铁素体形成元素，大量的铝会封闭奥氏体区，使得在较高的温度下就会析出先共析铁素体，导致晶粒粗大。而当裂纹在粗大的先共析铁素体处扩展时，受到的阻力小，表现为韧性差。

2、Ti和Zr元素的影响

Ti在高温下能和O，N发生反应，生成TiO2和TiN，起到一定的脱氧脱氮作用。微量的钛元素能够抑制奥氏体晶粒的长大，形成弥散分布的合金碳化物，提高焊缝金属的低温韧性。随着Ti含量的增多，熔敷金属中针状铁素体组织逐渐增多。当Ti的加入量为0.09%时，其对针状铁素体的促进作用最强。而当Ti进一步增多时，会固溶于基体中，使冲击韧性严重恶化。

3、Ni对韧性的影响

Ni是一种奥氏体形成元素，能扩大奥氏体相区，增加奥氏体的稳定性，使得奥氏体向铁素体转变温度降低，有利于生成细小的针状铁素体组织[15]。另外，Ni元素能够无限固溶于γ-Fe，产生固溶强化，从而提高焊缝金属的低温冲击韧性，但加入过多会使韧性降低[16]。

二、夹杂物对韧性的影响

在自保护40镀铬钢管焊丝电弧焊中，焊缝金属中的夹杂物多为非金属夹杂，且一般是脆性夹杂物，如Al2O3，TiO，MgO·Al2O3，AlN以及含SiO2较高的硅酸盐等。这些夹杂物一般是多种元素的复合夹杂物，且化学成分不均匀。夹杂物对焊缝冲击韧性的影响主要取决于夹杂物的大小、种类、数量、形状及其分布[17]。一般是夹杂物越多，尺寸越大，应力集中就越严重，越容易产生微裂纹，导致焊缝金属的韧性越低。有研究认为夹杂物尺寸在0.4～1μm时，可作为形核质点，促进针状铁素体的形成。而尺寸大于1μm的夹杂物有可能作为裂纹源，较大的夹杂物降低了裂纹扩展所消耗的能量，对韧性是不利的。40镀铬钢管厂家的技术人员研究了焊缝金属中球形、面形和块状等不同形状的夹杂物对韧性的影响。研究发现夹杂物主要由不同比例的Ti，Mn，Si，Al等的氧化物组成，表现为复合脱氧产物，其中圆形夹杂物由于不会引起钢基体应力集中，比有棱角的

三、稀土元素对韧性的影响

在焊接材料中，稀土元素越来越受到人们的重视。因为少量的稀土元素就能改善焊缝组织和性能。稀土元素的化学性质非常活泼，能在200℃左右的空气中被氧化成RE2O3型稀土氧化物，在750℃与氮气反应生成稀土氮化物REN，具有脱氧、固氮的作用，而且能够细化焊缝组织，改善焊缝夹杂物的数量、大小、形状和分布，因此能够提高焊缝金属的韧性。

经过研究表明，稀土化合物在熔池中的溶解度很小，很容易从液相中浮出，减少了氧化物夹杂对韧性的有害作用。另外，CeF3等稀土化合物是一种表面活性物质，能增加钢液的流动性，降低夹杂物转移时吉布斯自由能的变化，从而使夹杂物更容易从液态金属进入熔渣，这些都有利于40镀铬钢管焊丝韧性的提高。

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