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对于w(Ni)在4%-7%的低碳马氏体耐磨衬板以及超级马氏体耐磨衬板,在淬火后(通常采取空冷)形成低碳马氏体,在回火加热到As(低于Ac1)以上时,将发生M的你转变。这种组织不同于Ac1温度以上转变形成的奥氏体,也不同于从高温冷却时残留的奥氏体,因此称为逆变奥氏体。 这种组织富碳富镍,具有良好的组织温度性,通常弥散分布于低碳马氏体基体,具有明显的强韧化作用。焊接特点对于Cr13型和马氏体耐磨衬板来讲,高温奥氏体冷却到室温时,即使是空冷,也转变为马氏体,出明显的淬硬倾向。 由于焊接是一个快递加热与快速冷却的不平衡冶金过程,因此,此类焊缝及焊接热影响区焊后的组织通常为硬而脆的高碳马氏体,含碳量越高,这种硬而脆倾向就越大。当焊接接头的拘束度较大或氢含量较高时,很容易导致冷裂纹的产生。 与此同时,由于此类钢板的化学成分使其组织位于舍夫勒M与M+F相组织的交界处,在冷却速度较小时,近缝区及焊缝金属会形成铁素体及沿晶析出碳化物,使接头的塑韧性显著降低。因此,在采用同材质焊接材料焊接此类马氏体钢板,为了细化焊缝金属的晶粒,焊缝金属的塑韧性,焊接材料中通常加入少量的Nb、Ti、Al等合金化元素,同时应采取一定工艺。
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。
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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