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淮钢40Cr圆钢熔渣的关系问题

作者:www.40cryg.cn 发布于:2019/3/2 23:45:46 点击量:

熔渣的结构

有人在含有Cr、V和Ni的淮钢40Cr圆钢上进行堆焊试验,选用不同氧化性的焊剂来比较,随着中间层熔渣中Cr2O3和V2O5含量的增加,脱渣性能变坏,在焊缝表面上留下很牢固的胶质渣。借助X射线研究发现,在焊缝金属上生成的这种中间黏附渣中具有下列的岩石相:CaF2、5CaO?Al2O3、MgO?Al2O3;(Fe?Mn)O?Cr2O3.中间层主要是以尖晶石(Fe?Mn)O?Cr2O3和(Fe?Mn)O?V2O5成分为主。它们的晶格常数与磁铁矿(Fe3O4)相似,会与α-Fe晶格相连接。由于这个中间层才使熔渣与金属间牢固地黏着。

熔渣-焊缝金属间胶质强度与α-Fe或FeO晶格、圆钢所含元素的氧化物晶体构造有关。当两种晶格相差很小时,胶质强度大,脱渣性能不好。例如,焊接含Nb、Ti元素的圆钢时,由于氧化物TiO、NbO的晶格尺寸与α-Fe的晶格尺寸要比FeO更接近,所以当焊丝或母材中含有Ti、Nb时,就会使脱渣性能变坏。

熔渣-金属界面的氧化和扩散作用

由于熔渣-金属界面上合金元素选择性氧化和扩散作用,就在金属界面上产生晶格点缺陷(空位)和线缺陷(位错),这些缺陷处就变成熔渣定向结晶的中心,在焊缝金属基础上给这种中间层化合物的晶体外延取向成长造成了有利条件。所以当金属表面上的空位和位错密度提高时,渣壳就不易脱落。

由于熔渣-金属相互反应的结果,比铁对氧具有更大的亲和力的元素向熔渣-金属间相互掺合,生长结构状的熔渣层,使脱渣变坏。增加冷却速度使熔渣的活性下降,避免和减少合金的氧化,或许成为改善此种脱渣不良的方法之一。

熔渣与金属表面张力

很多试验结果证明,影响脱渣性能的主要元素之一是熔渣与焊缝金属的化学反应,显然熔渣和金属的表面张力以及相间张力对这种化学反应的强弱有很大的影响。因为这两种物理性能决定了液态熔渣对金属的润湿能力。提高相间张力σ金-渣会使熔渣与金属的接触边缘角增大,相应地降低了熔渣对金属的润湿能力,也就降低了化学反应能力,使产生的化学结合力(附着力)降低。

W黏=σ金属+σ熔渣-σ金-渣

式中W黏——熔渣-金属之间的黏着力,dyn/cm(达因/厘米);

σ金属——金属表面张力;

σ熔渣熔渣的表面张力;

σ金-渣金属与熔渣的界面张力。

焊缝金属与熔渣的表面张力越小,以及它们之间的界面张力越大,W黏越小,脱渣越容易。当W黏大于900dyn/cm时,渣壳与焊缝金属表面黏结牢固,不易脱落。

在研制新焊剂时,应该知道各种氧化物的表面张力σi因数及相间张力σ金-渣和黏着力,计算熔渣和焊缝金属的结合强度,获得良好的熔渣物理性能。


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