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焊接过程中如何避免过烧?

【摘要】:在焊接件热影响区中也有可能出现过烧。过烧不仅使奥氏体晶粒剧烈粗化,而且使晶界也被严重氧化甚至局部熔化,此时不能用热处理的办法消除,只好报废、回炉重炼。

1.过烧及其危害

如果加热温度过高、时间又长,钢的奥氏体晶粒不仅已经长大,而且在奥氏体晶界上发生了某些使晶界弱化的变化。例如,晶粒之间的边界上出现熔化、有氧渗入,并在晶粒间氧化,这样就失去了晶粒间的结合力,失去其本身的强度和可塑性。在热处理后会在表面形成粗大的裂纹,这种现象称为钢的过烧。

过烧可以导致断口遗传,即在过烧的情况下,虽经再次适当加热淬火消除了粗大晶粒而得到了细晶粒的奥氏体组织,但在冲断时仍得到了与原粗大奥氏体晶粒相对应的粗晶断口。在奥氏体晶粒已经细化的条件下,断裂仍沿原奥氏体晶界发生,这表明第一次过热时在原奥氏体晶界发生了某些使晶界弱化的变化,且这种弱化在再次加热时不能得到消除。在晶界上可能发生的变化不外乎是沿晶界析出了某种相或是形成了某些夹杂元素的偏聚。目前,已经得到公认的原因是,沿原奥氏体晶界析出了MnS等第二相使晶界弱化,即在第一次过热时由于温度足够高,钢中的MnS等夹杂物已经熔入奥氏体中,并由于内吸附而偏聚在原奥氏体晶界。在加热后如以不太快的速度冷却,则随温度的下降,MnS在原奥氏体中的熔解度下降,沿原奥氏体晶界析出,使晶界弱化,形成萘状断口。已经析出的MnS等夹杂物再次加热到正常温度淬火以及回火时均不能重新熔解,所以断裂仍沿原奥氏体晶界发生,出现断口遗传。

由于过烧导致钢中晶粒间彼此的结合力大为降低,塑性变坏,故在进行压力加工过程中易发生开裂。过烧一般发生在钢的轧、锻等热加工过程中,但在某些莱氏体高合金钢,如W18Cr4V、Cr12等的淬火热处理中也常有发生,因为它们的淬火加热温度接近其莱氏体共晶点。在焊接件热影响区中也有可能出现过烧。

2.过烧的原因及消除办法

当钢加热到比过热更高的温度时,不仅钢的晶粒长大,晶粒周围的薄膜也开始熔化,氧进入了晶粒之间的空隙,使金属氧化,甚至熔化。过烧不仅取决于加热温度,也和炉内气氛有关。炉气的氧化能力越强,越容易发生过烧现象,因为氧化性气体扩散到金属中去,更易使晶粒间晶界氧化或局部熔化。在还原性气氛中,也可能发生过烧,但开始过烧的温度比在氧化性气氛中要高60~70℃。钢中碳含量越高,产生过烧危害的温度越低。

过烧不仅使奥氏体晶粒剧烈粗化,而且使晶界也被严重氧化甚至局部熔化,此时不能用热处理的办法消除,只好报废、回炉重炼。生产中若有局部过烧,则可切掉过烧部分,其余部分可重新加热轧制、锻造。如果过烧仅仅是引起晶界弱化,消除的办法有:

(1)重新加热到引起过烧的温度,以极慢的速度(3℃/min)冷却。

(2)重新加热到引起过烧的温度,冷却到室温,再加热到较前一次低100~150℃的温度,再冷却至室温。如此重复加热、冷却直到在正常加热温度以下为止。

(3)重新锻造。

(4)进行多次正火