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碳化铬耐磨板生成晶核的条件是过冷度。在一定范围内过冷度越大,固液两相的自由能相差越多,越有利于形成晶核。焊接时的冷却速度高,容易较大的过冷度,有利于凝固过程的进行。与双金属耐磨板一样,碳化铬耐磨板熔池中的晶核也是以异质晶核(非自发晶核)为主。 熔池中存在有两种所谓现成表面:一种是合金元素或杂质的悬浮质点,由于温度高,可以成为异质晶核的难熔质点很少(在一般正常情况下所起作用不大);另一种就是熔合区附近加热到半熔化状态基本金属的晶粒表面,这个半熔化的晶粒的尺寸与构造新相形成条件,而成为新形核的表面。 也就是说,熔池凝固时主要是以半熔化的母材晶粒为晶核并长大。因此,熔池具备了有利的形核条件。焊接时,为改善碳化铬耐磨板焊缝金属的性能,通过焊接材料加入一定量的合金元素(如铝、、钛、钼等)可以作为熔池中非自发晶核的质点,从而使焊缝金属晶粒细化。 焊接热循环作用下的焊缝形成有几个重要阶段,首先是耐磨衬板的局部和填充金属熔化,然后是熔化金属由液相到固相的凝固结晶,再就是连续冷却的固态相变。熔焊方法形成的焊接熔池的凝固结晶过程是晶体生产晶核与晶核长大的过程。
但焊接熔池结晶与一般的钢板结晶相比有如下特点。熔池体积小,冷却速度快焊接熔池的尺寸形状取决于焊接方法、耐磨衬板热物理性质和工艺参数,典型的熔池形状是一个半椭球状。一般焊接电流增大时,熔池的深度随之增大,而熔宽相当减小;焊接电弧电压增大时,熔深减小而熔宽相对增大。 焊接速度增大时,整个熔池体积减小,并呈细长状。焊接热输入增大时,熔池长度也随之增大。除了电渣焊外,一般焊接方法的熔池质量不超过100g,体积是很小的;而且熔池周围又被冷金属包围,因此熔池的冷却速度快,平均冷却速度约为4-100℃/s。 熔池温度分布不均匀,液态金属处于过热状态熔池前部和中心处于过热状态,发生耐磨衬板的熔化;熔池后部温度较低,熔池底部接近耐磨衬板的熔点。熔池的平均温度一般超过钢板的熔点200-500℃。焊接热输入越大,熔池的平均温度越高,熔池的过热度越大。 熔池处于不断运动状态,熔池存在时间短焊接熔池中的液态金属始终处于运动状态。由于熔池随热源作同步运动,熔池前部熔化的同时,熔池后部也在凝固。即熔池各部位或整个熔池停留于液态的时间极短,熔池凝固速度是相当快的。
冷裂纹由于双金属耐磨板的含碳量及合金元素含量都较高,所以冷裂纹倾向比低碳调质钢大。双金属耐磨板的过热区高碳马氏体在低温下的马氏体难以产生自回火效应,氢脆性大,少量氢就足以导致冷裂。为降低接头中的含氢量。 除采用预热、后热及低氢型焊接材料和焊接方法外,还应仔细清理工件坡口周围和焊丝表面的油污、铁锈,避免在高湿度或低温环境下焊接。过热区的脆化由于耐磨板具有相当大的淬硬性,在热影响区的过热区很容易产生硬脆的高碳马氏体。 冷却速度越大,生成的高碳马氏体就越多,脆化也就越严重。要双金属耐磨板过热区脆化,宜采用小的焊接热输入,并辅之以预热、缓冷及后热等工艺措施。热影响区的软化双金属耐磨板热影响区的软化程度比低碳调质钢更为严重。 埋弧焊接双金属耐磨板也是所有焊接之中的一种焊接方法,也是在焊接生产中运用为广泛和成熟的焊接方法之一,虽然说这种焊接方法在焊接当中算是很成熟的焊接,但是在运用当中也不可以掉以轻心,因为在施工焊接当中也会出现各种不合理的现象。
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