Q345熔焊焊接性分2

1、河南工程学院金属焊接性考查课专业论文 Q345熔焊焊接性分析学生姓名： 刘志甲 学 院： 机械工程学院 专业班级： 材控1342班 专业课程： 金属焊接性 任课教师： 陈 丹 201 6年5月7日232目录1. 埋弧焊工艺 31.1埋弧焊方法简介 31.1.1焊接设备 31.2焊接过程 4  1.2.1焊前准备 41.2.2焊接工艺参数的选择 51.2.3焊接操作过程52.金相试样的制备 52.1金相显微镜62.1.1试样制备过程：63.焊接接头宏观及微观组织分析 73.1焊接接头的宏观组织 73.2显微组织的观察 83.3维氏硬度的测量93.3.1维氏硬度测量原

2、理 93.3.2 实验结果与分析 104.焊件的无损检测 104.1目视检测（Visual Testing）104.1.1目视检测基本方法 104.1.2表面目视检验的条件  10    4.2 磁粉检测（Magnetic Particle Testing）11  4.2.1磁粉检测基本原理 11  4.2.2磁粉检测步骤 114.3磁粉检测试验结果分析115、总结 12参考文献： 12.Q345

3、熔焊焊接性分析摘要：通过对Q345钢板焊接性能分析，根据板材制定了埋弧焊对接试验，然后用卧式显微镜对焊接接头进行宏观和微观分析，并用维氏硬度测试仪检测焊接接头的维氏硬度，同时通过磁粉检测对焊接试样进行了无损检测。最终通过对试验数据进行分析，得出此种材料的焊接性能，并与理轮进行分析比较，总结了影响Q345焊接性的因素。 关键词：Q345 熔焊 热处理 焊接性 显微结构Q345(16Mn)是应用最广用量最大的低合金高强度结构钢，综合性能好，低温冲击韧性，冷冲压性及切削性能均好，屈服强度345MPa，抗拉强度490Mpa，适用于多种焊接方法，本次实验选择焊接性能良好的埋弧焊。1、埋弧焊工艺

4、 1.1埋弧焊方法简介 埋弧焊是指电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法，为电弧焊的一种。埋弧焊的特点是在电弧热的作用下，焊丝、焊剂和焊件被熔化形成的一层由熔渣和气体组成的保护膜，对焊接区起到隔离空气、绝热和屏蔽光辐射的作用。这种焊接方法，生产率高，焊缝质量好，无弧光辐射和火花飞溅，在室内和室外都可焊接各种钢结构。适用于焊接低碳钢、低合金钢及不锈钢等金属。1.1.1焊接设备如图11所示，埋弧焊设备包括埋弧焊机和各种辅助设备。其中，埋弧焊机是核心部分，由机械系统、焊接电源和控制系统三部分组成。辅助设备是为了使焊缝处于最佳施焊位置，或为了达到某些工艺目的所配置的工艺装置，包括使焊件准

5、确定位和夹紧的焊接夹具，使焊件旋转、倾斜、翻转的焊件变位机，使焊接机头准确送到待焊位置的焊机变位机，以及能自动回收焊剂的焊剂回收器等。1.2 焊接过程 1.2.1 焊前准备 （1）坡口的选择   由于埋弧焊使用的电流比较大，熔透深度比较大，因此当焊件厚度小于14mm时可以不开坡口，这样仍能保证良好的焊缝成形。试验所用焊件厚度为10mm，因此，不开坡口。 （2）焊件的清理   焊接前，用砂纸打磨焊件待焊部位及其周边部位，以清除其表面的锈蚀、油污、水分、氧化皮等。 （3）焊丝的清理和焊剂的

6、烘干   焊接前，将焊丝表面清理干净。同时，将试验所用焊剂HJ431按250、2h烘干。 （4）焊件的装配 焊件装配时，必须保证间隙均匀，高低平整。定位焊的位置应在第一道焊缝的背面，长度一般应大于30mm。此次定位焊选用CO2气体保护焊，在焊件的对接部位两端焊接1cm左右长的焊缝，防止埋弧焊过程中焊件的开裂。 1.2.2焊接工艺参数的选择 本实验所用试样为Q345（250×40×10），不开坡口，对接接头双面焊，选用焊丝H10Mn2（1.2）、焊剂HJ431。根据试样厚度及焊丝直径查熔焊方法与设备一书中表5-13选

7、择埋弧焊工艺参数如下表11所示： 1  1.2.3焊接操作过程 本实验所用的埋弧焊机型号为MZ-1000(A310-1000)。具体操作步骤如下： 1、在焊料斗内装上HJ431焊剂； 2、在焊机上安装H10Mn2焊丝； 3、将表面清理过并进行定位焊（CO2气保焊）后的焊件在工作台上放置好；4、合上电源，打开焊机开关，让焊接小车预行走，对正焊缝； 5、按表5设置10mm的Q345对接接头正面焊接参数；6、将焊料斗上的闸门打开； 7、按下启动按钮，埋弧焊机自动进行引弧和焊接； 8、正面焊接完成后，待

8、焊件稍微冷却后清除焊缝上渣皮，翻转焊件；9、设定反面焊接参数，继续进行另一面的焊接；10、反面焊接完成后，按下停止按钮。  2.金相试样的制备 2.1金相显微镜 金相显微分析是研究金属和合金组织的主要方法之一，为了探索金属材料的性能，经常需要进行金相组织的检查和分析。2.1.1 试样制备过程： （1）截取所需试样的表面   选择合适的、有代表性的试样是进行金相显微分析及其重要的一步。金相试样的选择要考虑取样部位、取样方法和试样尺寸三部分la.取样部位 l 取样部位及检测面的选择取决于被

9、分析材料或零件的特点、加工工艺过程及热处理过程，应选择有代表性的部位； b.试样的截取方法 l 对于软材料，可以用锯、车、刨等加工方法对于硬材料，可以用砂轮切片机切割或电火花切割、线切割等方法；对于硬而脆的材料，如白口铸铁，可以用锤击方法；c.试样尺寸 l 通常显微试样为直径1625mm、高1620mm的圆柱体或边长为25mm的立方体；对于形状特殊或尺寸细小不易握持的试样，要进行镶嵌或机械夹持。 注意事项： l 试样取下后一般先用砂轮磨平，对于很软的材料（如铝、铜等有色金属）可用锉刀搓平； l 

10、在一般情况下，试样的周界要用砂纸或锉刀磨成圆角，以免在磨光及抛光时将砂纸或抛光织物划破； （2）试样表面的磨光与抛光       金相试样截取好之后，就要对要观察表面进行磨光与抛光： 基本步骤： 要观察试样的截面在砂轮机进行粗磨，直到表面比较平整光滑为止。选用金相砂纸进行精磨。在抛光机上对试样表面进行抛光。 注意事项： l 横截面：试样从中心到边缘组织分布的渐变情况，像表面渗层、硬化层、镀层等表面处理的深度及其组织，表面缺陷以及非金属夹杂物在横截面上的分布情况；&#

11、160;l 纵截面：非金属夹杂物在纵截面上的分布情况、大小、数量及形状，金属的变形程度，如有无带状组织的存在；选择互相垂直的磨面，研究立体形貌； 严禁在磨片机旋转时更换砂纸、砂布； 试片打磨，抛光时应拿紧，并力求与磨面接触平稳； l （3）试样表面侵蚀 本实验选用化学侵蚀法，此法是利用化学试剂的溶液，借助于化学或电化学作用显示金属的组织将试样磨面朝上平放在工作台上，以蘸有酒精的棉花在磨面上轻轻揩擦，用吹风机吹干。然后用蘸有硝酸酒精的棉花在磨面上轻轻擦拭，持续时间23s后，立即用酒精将表面擦拭干净，再用吹风机吹干。3.焊接接头宏观及微观

12、组织分析3.1焊接接头的宏观组织 宏观分析主要内容为：观察与分析焊缝成形、焊缝金属结晶方向和宏观缺陷等。图31所示为焊接接头的宏观组织，可分为三部分：中心区为焊缝：靠近焊缝的是热影响区；两边未受影响的是母材区。3.2显微组织的观察     显微分析的主要内容为：借助于放大100倍以上的光学金相显微镜进行观察，分析焊缝的结晶形态、焊接热影响区金属的组织变化和焊接接头的微观缺陷等。 图a）为焊缝与母材的过渡区显微组织。中间有一条很明显的分界线（熔合线），在熔合线的左上半部分为等轴晶区，该区为焊缝组织；熔合线右下部分成带状的组织为

13、母材组织。图b）为焊缝金属的显微组织，柱状晶分布，晶界处为铁素体，晶内为索氏体和铁素体。从熔合线至焊缝中心，结晶形态为柱状晶柱状晶、平面晶共存平面晶，大多数情况下，焊缝中心不存在平面晶，即焊缝结晶形态为柱状晶柱状晶、平面晶共存。图c）为母材的显微结构组织，铁素体和珠光体呈带状如图c）。从金相组织可看出,过热区形成了魏氏组织,容易产生脆化,构成了接头的薄弱环节,这时宜以小线能量焊接,在过热区获取板条马氏体,韧性会大大改善。3.3维氏硬度的测量3.3.1 维氏硬度测量原理   采用正四棱锥体金刚石压头，在试验力作用下压入试样表面，保持规定时间后，卸除试验力，

14、测量试样表面压痕对角线长度。试验力除以压痕表面积的商就是维氏硬度值。维氏硬度值按下式计算；HV = 常数×试验力/压痕表面积 0.1891 Fd2式中：HV  维氏硬度符号；F  试验力，N；d  压痕两对角线d1、d2的算术平均值，mm实用中是根据对角线长度d通过查表得到维氏硬度值。 国家标准规定维氏硬度压痕对角线长度范围为0.0201.400mm   3.3.2 实验结果与分析 实验找到六个不同点，每点之间距离约为1mm左右，测得其

15、硬度值，其中三个点的分布如图32右图所示，得到不同硬度数据，经过绘图如下图所示：  分析：从硬度值的测量结果可以看到热影响区的硬度值是比较大的，并且硬度值不均匀，而焊缝硬度平均值要低于母材。这在一定程度上可以说明焊缝的韧性要比母材好。 过热粗晶区的韧性要比焊缝和母材都低，这就是由于该区存在粗大的魏氏组织导致。之后的相变重结晶区，因为相当于正火，获得的组织是细致均匀的，拥有较好的力学性能，韧性和强度都较高。不完全重结晶区由于存在粗大的，组织不均匀，所以韧性较低，并且硬度值也有起伏。4.焊件的无损检测 无损检测技术主要是根据物质的各种物理特性变化，在不损伤被

16、检物使用性能与形状的条件下可以实现百分之百检查，从而判断被检物的质量状况。4.1 目视检测（Visual Testing） 4.1.1 目视检测基本方法 目视检查在无损检测中占有重要地位，许多重要故障都是在目视发现问题后再用仪器检查的。按照国际惯例，目视检测要先做，以确认不会影响后面的检验，再接着做四大常规检验。    VT常常用于目视检查焊缝，焊缝本身有工艺评定标准，都是可以通过目测和直接测量尺寸来做初步检验，发现咬边等不合格的外观缺陷，就要先打磨或者修整，之后才做其他深入的仪器检测。4.1.2

17、0;表面目视检验的条件      直接目视检验时，眼睛与被检表面的距离不得大于610mm，视线与被检表面所成的视角不小于30°。被检表面应有足够的照明，一般检验时光照度不得低于1601x；对细小缺陷进行鉴别时，光照度不得低于5401x。    4.2 磁粉检测（Magnetic Particle Testing） 4.2.1 磁粉检测基本原理 铁磁性材料工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而

18、产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、大小、形状和严重程度。  4.2.2 磁粉检测步骤 第一步：预清洗    所有材料和试件的表面应无油脂及其他可能影响磁粉正常分布、影响磁粉堆积物的密集度、特性以及清晰度的杂质。 第二步：缺陷的探伤  磁粉探伤应以确保满意的测出任何方面的有害缺陷为准。使磁力线在切实可行的范围内横穿过可能存在于试件内的任何缺陷。第三步：探伤方法的选择  检测近表面缺陷时，应采用湿粉连续法，

19、检测大型铸件或焊接件中近表面缺陷时，可采用干粉连续法。 其具体步骤为： 采用软管浇淋或浸渍法将磁悬液施加于试件，使整个被检表面完全被覆盖，使用磁粉探伤机将工件磁化，磁化电流应保持1/51/2秒，此后切断磁化电流，使试样倾斜去掉表面多余的磁悬液，然后观察磁粉聚集情况，从而判断工件缺陷。第四步：退磁 将零件放于直流电磁场中，不断改变电流方向并逐渐将电流降至零值。大型零件可使用移动式电磁铁或电磁线圈分区退磁。 第五步：后清洗 在检验并退磁后，应把试件上所有的磁粉清洗干净；应该注意彻底清除孔和空腔内的所有堵塞物。 4.3磁粉检测试验结果分析5、总结 通过