外文翻译低合金钢焊缝的硬化裂纹

1、英文原文中文翻译低合金钢焊缝的硬化裂纹关键词:低碳钢、焊接、热裂纹、合金效应,凝固模式介绍硬化裂纹在低碳高强钢的焊接中一直是一个问题，因为这样的问题这些裂纹会导致突然性的断裂，突然失效。这些裂纹在焊接过程中也可以在整个焊缝导致氢至裂纹。大多数人认为，热裂纹的产生是由于在凝固末期低熔点共晶成分的熔化导致的杂质和合金元素的分离，这些又进一步导致当焊缝在手表面拉应力的作用是发生开裂，因此需要结合热裂纹的冶金和机械性能的综合条件。涉及的力学条件等因素包括限制焊接接头、焊缝金属的体积和形状因子熔融焊缝成形,而冶金条件包括合成物和导致元素偏析的条件,如融滴中的热传导方向和晶粒取向。硬化裂纹的问题在高强钢和

2、低合金钢中已经被观察和研究很多年了，现在主要归咎于杂质（尤其是S），尽管像C和Ni这样的合金元素有非同寻常的贡献。随着炼钢行业的发展，S在钢中的含量大大被降低，结构钢中的典型S含量也在百万分之几十左右。同时这也降低了可焊钢中的C含量和焊缝金属中的C含量，这样的话，就可以提高材料的韧性。随着焊接行业的机械化发展，越来越需要更高的焊接速度，能达到更高的生产效率。焊缝的凝固裂纹过去在高能量输入的焊接过程中被发现，这也开始在结构钢的电弧焊过程中显示出来。在这些杂质含量低的被焊件中的裂纹出现被归咎为C何Ni的分离。很有趣的一项研究发现是大多数的出现在低碳钢和低合金钢中的裂纹会在C或合金含量增加的时候消失

3、。在工业管材的焊接中发现，裂纹出现在C含量在0.060.1%的钢中较多，在其他C含量较多或较少的钢种出现较少。焊接裂纹也和焊缝中心在熔池凝固时形成的晶界有关。裂纹还归咎于附加收缩应力有关，主要发生在凝固去前沿。这正和人们认为的随着合金的含量增加开裂倾向增加的观点形成的对比。裂纹在实际钢材焊缝中的行为是很复杂的，它受到不同因素的影响：凝固方式，还原剂例如Ti和Si，杂质的存在，焊接速度，晶粒取向。在埋弧焊中，热裂纹呗发现和焊剂的本质，氧的含量以及焊接参数。在钨极氩弧和气保焊中，较低的氧降低了裂纹倾向，然而其他的元素像C Ni S P变的更重要。在管道焊接中用到的纤维型焊条电弧焊中氧含量低于埋弧焊

4、中的。人们普遍认为适用于不锈钢的凝固裂纹模式对其他的钢也适用，在低合金钢中普遍认为S P的减少对单相凝固是有益的。Hirabayashi发现合金,通过peritectic反应区,特别是与Ni.3.5%,或C0.16%,比单相合金显示出更高的开裂倾向。因此在低碳钢焊缝中有更高的开裂倾向。最近,凝固裂纹模型等低C钢焊缝使用人工神经网络模型。他们的模型预测高开裂范围为0。15% C,并指出了05% C是容易受到影响。没有解释对应于在较低的裂纹敏感性高组成制度。上述观点表明，高裂纹倾向是在低碳钢活含C量在低于0.1%的钢中观察到的，而没有得到充分的机制调查。本研究的主要目的是调查意外高的机制低C结构钢

5、的凝固开裂倾向焊缝金属使用varestraint测试。为了揭示成分的影响，纯铁模型合金中获得各种比例的C ，镍和B和在这项研究中使用。在AISI 1018钢和304不锈钢进行了测试与模型合金比较。一个工作的第二个目标是得出一个组成之间的定量关系和打击使用产生的数据。在工作的过程中，人们发现有必要评估相对适宜性的纵向和transvar的，焊接凝固裂纹的的测试estraint模式。实验过程材料在这项研究中所用的材料组成如表1所示。三组模型高纯度合金，铁，铁，镍和铁硼系列。这些合金熔化，并在Ar气氛中投为64毫米直径的棒。加工成305651612.7毫米varestraint试样。有几个通过控制制备

6、的Fe-C -Ni合金焊接添加高纯度镍箔Fe-C合金板，在目前的60-70一个，这是焊接随后重熔在较高的电流测试。这些修改后的焊缝成分如表2所示，其中还包含一个热的Fe-C -镍（ 9857 ）元宝的形式。随后热裂试验进行到这些修改后的焊缝金属中来。对化工标本进行了分析，通过光学发射光谱为锭标本投料和实际焊缝修改了焊缝金属。由于焊缝沉积autogenously ，焊缝金属成分的假设是贱金属不变。此外模型合金，采用AISI / SAE的1018与结构钢和304不锈钢，F凝固模式（ 8 ，FN）和相同的一些镍进行比较。凝固开裂试验凝固裂纹敏感性测试使用根据美国焊接学会可调应变实验测试B4.0M:2

7、000 。测试进行了4的应变水平。焊接级氩被用来作为保护气体。此外，尾随盾被用来最大限度地减少焊接熔池的氧化。其他测试条件如表3所示。电极制备大大影响了流体在熔池的流动。现磨电极表现出与电极的轴线平行的磨痕生产最稳定的几何图形的焊缝形态。用更少比完美的尖端准备，焊缝展出焊缝宽度的变化，地下孔隙率和深孔间断。增强的熔池中流体的敏感性的电极条件可能是由于没有表面活性在可观的浓度元素，如被焊金属中的S或O。由于一些材料展示出非常低的裂纹敏感性，这就非常有必要采用estraint 测试。对于这个测试，焊接方向改变是在90U应变轴和运行相同的材料标签同时重视稳定热。结果与讨论凝固裂纹应归咎于C Ni B

8、等元素。合金钢被焊材料模型的纵向varestraint测试结果在图1-3所示。C对4 应变凝固裂纹的总长度（TCL）的影响如图1。在对纯铁的实验中没有发现裂纹。此外，在C含量低于0.05%时候，裂纹倾向也是很低的。当C含量在0.1%是凝固裂纹出现了很明显的峰值（4mm），在含C量增加到0.23%之前裂纹又会减小到一个较小的值（2mm）。当Ni的含量低于1%的时候随其含量增加没有发现有开裂倾向，当Ni含量超过1%时，裂纹倾向会像表2所示那样单调上升。最大的Y方向4.3mm的裂纹出现在所焊接的金属Ni含量在5%的时候。硼对铁的凝固影响如表3所示。在两种材料的研究发现硼含量较多的（0.0144%）比

9、含量较少的（0.0103%）开裂倾向大。很明显，极小量的硼都会是裂纹倾向增加。从上述结果可以看出C和B对裂纹倾向有很大的影响，而且是非线性的，它们的影响不能通过线性的或者成比列的关系来进行描述。C对凝固裂纹的影响比B和Ni更加从综复杂。 合金焊接件模型包含C和Ni两种元素，用来研究这些元素对裂纹的交互性的影响。为了验证最大裂缝距离作为衡量脆性温度范围的BTR ， transvarestraint对不同C含量的合金进行了测试。一个比较的最大裂纹长度（韧带）焊缝中心线从的transvarestraint测试和MCD从纵向测试如图 4。这是显而易见的MCD的之间有密切的对应关系和MCL ，虽然MCD

10、大多数情况下是始终低于韧性带的。调查了C和Ni对凝固裂纹的影响后，一系列的改良的焊缝是通过向含C量为0.1%的钢中加入2-5%的Ni，来实现的，裂纹的数据在图表5中所示。图 5，来自D / DZC / C相领域的界限Fe-Ni合金相图也显示。使用NI等价的，数据的Fe - C ， Fe-Ni合金和Fe -C镍合金已被证明在相同的数字。在铁镍合金，开裂与Ni含量的增加在单相铁素体不锈钢凝固模式，并显示一个高峰在包晶域Y5 镍。在Fe -C合金显示在开裂和y0.05 ， 0.1 的两个高峰铁素体主要模式，在这之后的开裂降低进入包晶模式和显着从那时起增加奥氏体模式凝固。除了镍铁0.1C合金的变化通过

11、铁素体不锈钢凝固模式包晶奥氏体，减少开裂。然而，开裂是没有显着减少，直到模式变为完全奥氏体（ .6.2 Nieq ） 。偏析和凝固裂纹：凝固的作用模式巩固第一的凝固模式，即是否C或D从液体，是由合金的内容为C ，镍和锰等元素。凝固开裂倾向将分流的影响这些元素，此外，杂质，如S ，P。在不锈钢中， 25的凝固模式通常简称为F ，如果铁氧体（四）巩固第一从液体或奥氏体（三）巩固第一。包晶凝固的地方，从液态铁素体形成第一，由奥氏体其次，这被称为作为足协模式。镍当量的概念是非常有用的在审议的凝固模式铁 - 镍-C系统。一项关于Fe-Ni相图和Fe-C相图的研究发现这两种元素对奥氏体和铁素体有相似的影响

12、。在Fe-C合金中C低于0.1%和Fe-Ni合金中Ni低于3.4%时能发生单相的凝固。当C在0.1%到0.53%和Ni在3.4%到6.2%时开始有包晶反应发生从D相和液态金属中析出C。当C和Ni分别超过0.53%和6.2%时会发生单相C的凝固。虽然一个恒定值检验镍相当于已找到合适的对于某些类别的变量等效镍钢，这是很有必要的，因为对Ni/ C比值对应在Fe -C和Fe-Ni合金系统的对应点变化从y37.7。这大概是为什么已找到合适的不锈钢，在WRC -92的0.1 ，27公式，而结构钢中C是通常范围在之间的22 ，系数和28日已used.7 - 9，12镍的概念相当于没有经过严格的审查之前，尤其

13、是与钢方面。然而，如前所述，查看了广泛的变化后，发现在钢的C含量（ 0.1-0.4 ）和C非线性相位的影响稳定，镍当量为C常数因子公式似乎并不适用。此外，相比于铬和镍不锈钢钢C是目前在0.02-0.15 的范围有限，其凝固模式的影响不显著。FeC, FeNi 和FeCNi合金模型的研究结果已经根据一些Ni当量提出并且列在了图表6里。使用一个三次函数来描述C在包晶反应中不变点的变异系数。在C含量低于0.09%时，比较图表5和6，可以发现Fe-C合金的凝固可以正确的在表6中预测出来。为了很好的解释凝固裂纹研究结果，很有必要考虑凝固模型对分离和凝固裂纹的影响。主要的分配系数涉及的元素表4所示，它可以

14、从F模式，低的分配系数的C，S和P会导致因为他们的高裂解隔离。然而，为了良好的要求非常低的机械性能和清洁处理，S和P水平在商业实践中是常用的。因此,在高强度钢焊缝中碳和镍是导致开裂的主要因素;这两种元素在F模型中S、P的影响要比A中小很多。较高的合金导致一个模式固化、C、尤其是镍segrega -提出的贡献而降低S、P和B,甚至当他们出现在非常少量即可。因此,溶质元素的偏析其变化与凝固模式可以解释的Fe-Ni合金裂纹的变化和不同程度的变化在Fe-Ni-C合金。然而,裂缝的峰值超低C的范围及邻近地区的0.1% C是没有意义的。同时,对于等效合金含量,0.23%和0.3% C合金铁也Fe-5Ni合

15、金具有更开裂比Fe-C-Ni合金。力学性能对凝固裂纹的影响考虑到焊接凝固和铸造时的凝固的特点相似性，有必要了解在铸造低碳钢时的经验，研究指出凝固裂纹很可能和低碳钢的全连铸件的收缩应力和机械性能有关，据此松宫等使用凝固的熔融水坑模拟弯曲试验来引起开裂做过实验。在此开裂的临界应变工作表明0.1 C是最低值，这表明在此裂纹敏感性较高。这些结果，连同本构上述数据模型，韩元等表明，0.08-0.12 C处的成分其实是少电阻TANT比， 0.08 C处的开裂或.0.14 C. 计算 C的含量范围为以及固态收缩的程度，由于刚果（金）作为凝固的功能变化的改造范围。改造收缩是由于晶格畸变所造成的高达0.1 C的

16、失踪。对于凝固范围25 50uC ，在收缩的高峰期发生在范围0.1-0.15 ，而凝固范围的100uC范围转移到0.05-0.09 C。根据Kim等人最近的计算， C的含量范围固态收缩发生下降，增加溶质内容，S在这种情况下，从0.013-0.078 也会发生类似的情况。这些研究与固态收缩的高峰期在连铸中心线开裂。平衡凝固范围， D-C转化，TION温度所用的Fe-C合金和BTR这项研究是在表5所示。对于C含量高达0.03，以及固态转换发生下面的BTR ，这表明，固态收缩不利于在此开裂温度范围。然而，0.1 C合金，AR4温度足够高的BTR延伸超过100uC低于这个温度。因此，固态收缩可累积接近

17、全钢载重子午线年底，从而提高开裂。然而，开裂铁碳合金似乎是一个复杂的材料功能行为因素，如流动的依赖，除了收缩断裂性能。除了改造收缩以外，焊接速度以及焊接热输入可以在宏观上对凝固裂纹有明显的影响，这些会在今后进行详细的讨论。焊接工艺参数对凝固裂纹的影响晶界中心线被认为是促进热裂纹倾向的一个因素，裂纹一般会在焊缝的中心线处形成，这是由于焊接中心处的晶界中心线的形成。这种情况发生在高的热量输入和高的焊接速度时，这时固态的增长受到限制，熔池凝固后沿存在大量的热。焊接速度是有关晶体增长率关系vc5Vcosh ，其中VC是晶体的生长速度， V的焊接速度和H角之间的正常增长的正面和焊接方向。最近的数值和实验

18、Hunziker等al.35精神的工作已经表明，热输入的影响比焊接速度的影响要到一些。不过,它必须是提到焊接过程涉及金属沉积、焊接速度和电流是耦合的为了维护的熔化速度的速度增加时的消费品。研究指出凝固裂纹在较高的焊接速度时更容易发生。焊接速度和热输入在电弧焊和气保焊中都影响晶界中心线的形成，较高的焊接速度促使裂纹产生。在由Yurioka调查组调查的那些诸如商业焊缝金属，像P和S杂质沿C和Ni焊缝中心线分隔可能降低BTR充分的固体状态转换发生。BTR程度的降低取决于合金添加的数量。这种机制将解释为什么在Yurioka等工作中，合金开裂，由于发生收缩效应，和低碳钢中Ni的添加。概要纯铁中分别加入C、Ni和同时加入C和Ni以及加入B等元素的合金模型中的凝固裂纹行为被进行了大量的研究。与不锈钢相比钢，铁素体不锈钢凝固模式不利于钢焊缝金属中的杂质低的水平，在Ni当量大于4的FeNi, FeB 和FeCNi合金中的凝固裂纹在个元素分离开的情况下是可以进行解释的。FeC合金的研究展示出了裂纹的复杂性，在超低碳钢中比如C含量在0.03%到0.05%，此时裂纹出现较少。含碳量在0.09%到0.11%的钢中的凝固裂纹的出现可以通过增加收缩压力的方法来去除，因为