晶粒度对冲击韧性的影响

 

焊缝金属晶相组织的晶粒度的大小，对金属材料冲击韧性（冲击功）有显著的影响。如果晶粒粗大，则冲击功数值急剧下降。

 

晶相组织中晶粒粗大，会增加材料晶相组织内部的缺陷和应力集中，使得裂纹以晶粒尖端为扩展源，沿着较大的晶粒之间的边界扩展，从而导致金属材料在较低的冲击能量下就发生破坏‌。

 

 

 

焊接参数对晶粒度的影响

 

焊缝金属晶粒度的大小，由金属材料化学成分、熔覆金属化学成分、焊接热输入与冷却速度等主要原因决定。

 

以钢结构焊接生产中最常见的20mm厚度Q355钢板的121埋弧焊为例，分别选取H10Mn2焊丝与SJ101, SJ102, HJ431 三种焊剂的组合，使用较低热输入线能量（2.5KJ/mm以下）时，冲击功普遍较高（平均值50J ~100 J）; 若使用较高热输入线能量（4.2KJ/mm以上）时，冲击功普遍较低（平均值10J ~ 20 J）。

 

焊剂化学成分与冲击功的关系

 

分析得知，以上三种焊剂的化学成分（碱度）不同，对于熔池金属除氢效果有差异。但是这种差异，远远弱于晶粒度对冲击功影响。因为选取较高热输入线能量时，高的热输入与高焊接速度组合作用，使熔池冷却速度加快，焊缝融合处的晶粒粗大，从而导致冲击功较低。

 

焊剂化学成分与冲击功的关系

 

除了晶粒度对冲击功有影响之外，材料自身的化学成分、轧制性能、焊接工艺、热处理因素对冲击功都有影响。

 

如上述121埋弧焊工艺过程中，如果没有严格执行焊剂预热规范，熔池中熔覆金属氢含量超标，导致焊缝中产生气孔、裂纹等缺欠，冲击韧性极差，相关案例中的冲击功值仅为1.4J，远远低于标准规定的47J的下限要求。

 

 

来源：Internet

关键词： 金属材料冲击韧性 晶粒