談鋼鐵材料的焊接技術(shù)進(jìn)步

郭銳

摘 要：鋼鐵材料在我們的生活工作中非常常見，在進(jìn)行零件的組裝以及對(duì)硬度和年限有要求的器械時(shí)，因此，鋼鐵材料和焊接技術(shù)有著密切的聯(lián)系。有關(guān)人員在進(jìn)行鋼鐵材料的焊接時(shí)，不僅要在質(zhì)量上得到保證，還要滿足環(huán)境的要求，因此， 很多廠家在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)加入了一些自動(dòng)化技術(shù)，在提高焊接效率以及質(zhì)量的同時(shí)，也滿足了環(huán)境的要求，促進(jìn)了鋼鐵材料焊接技術(shù)的進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：鋼鐵材料;焊接技術(shù);技術(shù)發(fā)展

引言：人類隨著對(duì)物質(zhì)材料的利用逐漸熟練，從石器時(shí)代慢慢發(fā)展到了如今的鐵器時(shí)代和多維材料相融合的時(shí)代，鋼鐵材料在社會(huì)建設(shè)中具有非常重要的作用，是人類進(jìn)行生產(chǎn)和制造的重要材料，因此，我們必須對(duì)鋼鐵材料的發(fā)展進(jìn)行高度重視，從而實(shí)現(xiàn)鋼鐵材料的高效應(yīng)用。

一丶鋼鐵工業(yè)發(fā)展對(duì)于焊接技術(shù)的影響

隨著鋼鐵工業(yè)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，精煉凈化技術(shù)、品粒細(xì)化技術(shù)、組織調(diào)控技術(shù)以及微合金化引起了鋼鐵種類的不斷增多和質(zhì)量的不斷優(yōu)化，這些都為焊接技術(shù)的發(fā)展帶來了很大的動(dòng)力。其具體表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。第一，新型技術(shù)的應(yīng)用，技術(shù)的發(fā)展在一定程度上使鋼鐵材料的焊接能力得到了提升，抗冷抗裂的能力也得到了明顯的增強(qiáng)，鋼鐵材料中硫元素以及磷元素的凈化水平得到了提升，使鋼鐵材料的抗撕裂能力、抗熱紋能力以及抗再熱裂紋能力得到了增強(qiáng)，改善了傳統(tǒng)鋼鐵材料容易受到腐蝕和變脆的情況。其二，鋼鐵材料的力學(xué)性能有了很大的提升，尤其表現(xiàn)在韌性方面，如今的鋼鐵材料能夠在超高強(qiáng)度的環(huán)境中仍然保持有良好的韌性，為結(jié)構(gòu)的安全性提供了良好的保障，但是焊接結(jié)構(gòu)得勁進(jìn)步卻讓焊縫和材料之間的差距被拉大，這對(duì)焊接材料的研發(fā)提出了更高的要求。因此，怎樣使焊縫保持純凈，讓焊縫力學(xué)的母材以及性能保持接近都是焊材研發(fā)的主要目標(biāo)1。

二丶鋼鐵材料焊接技術(shù)進(jìn)步的具體表現(xiàn)

（一）焊縫組織調(diào)控技術(shù)

對(duì)于低合金鋼而言，為了使其能夠在實(shí)際的工作中韌性和強(qiáng)度得到有效的提高，最好的焊接組織就是低碳馬氏體、針狀鐵素體以及貝氏體。在合金含量相對(duì)較少時(shí)就會(huì)生成針狀鐵素體，在合金含量相對(duì)較多時(shí)就不會(huì)生成針狀鐵素體，出現(xiàn)的會(huì)是貝氏體和馬氏體，甚至有時(shí)候還會(huì)生成參與奧氏體。此時(shí)，一般認(rèn)為板條狀貝氏體和馬氏體最適宜，應(yīng)該避免出現(xiàn)上貝氏體和欒晶馬氏體。從生成的具體條件來進(jìn)行分析，主要有兩方面的因素，第一就是合金的組成成分，即主要組成元素的含量。第二是冷卻速度，影響冷卻速度的因素有熱輸入、接頭形式、道間溫度以及接頭的尺寸等。但是從專業(yè)的角度出發(fā)，接頭尺寸會(huì)對(duì)焊接技術(shù)中焊縫的冷卻條件產(chǎn)生直接的影響，同時(shí)也會(huì)對(duì)融合比產(chǎn)生影響，使焊縫的化學(xué)成分和組織出現(xiàn)變化，角焊縫的冷卻速度大約是同樣板厚對(duì)接焊縫的1.5倍，對(duì)角焊縫和對(duì)接焊縫進(jìn)行比較后，可以發(fā)現(xiàn)角焊縫的強(qiáng)度明顯過高，但是韌性和可塑性卻偏低，在接頭與坡口形式已經(jīng)固定的條件下，可以采用小截面的形式的多層多道焊，從而使焊縫金屬的實(shí)際韌性得到有效的提升。對(duì)弈一些固溶強(qiáng)化類型的焊縫金屬，對(duì)其使用多層多道焊非常有效，但是對(duì)于一些沉淀強(qiáng)化型的焊縫金屬而言，因?yàn)榈诙辔龀龅拇嬖?，所以多層多道焊?duì)其不一定有益處，在操作時(shí)必須根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行分析2。

（二）焊接熔池凈化技術(shù)

根據(jù)研究表明，焊縫的氧含量越低，則其韌性越強(qiáng)，當(dāng)其氧含量在低于0.02時(shí)，能夠有效的改善其韌性。從專業(yè)的角度來看，當(dāng)焊條電弧焊以及埋弧焊當(dāng)中焊縫的氧含量偏高（0.03%以上），在對(duì)其進(jìn)行氣體保護(hù)焊的時(shí)候，保護(hù)氣體與焊縫含氧量之間會(huì)存在有密切的聯(lián)系，控制該氣體就能夠有效的控制焊縫含氧量，從而實(shí)現(xiàn)質(zhì)量的提升。實(shí)際研究表明，當(dāng)抗拉強(qiáng)度到達(dá)了1000MPA的TIG焊接縫金屬，在零下50攝氏度的環(huán)境中的沖擊性能能夠達(dá)到100J及以上。而且如果含堿量不斷提升的話，焊縫中的氧和硫等物質(zhì)的含量就會(huì)逐漸降低，從而使焊縫的韌性得到明顯的提升。該研究還表明，當(dāng)焊縫中存在有微量氧時(shí)，能夠產(chǎn)生一些積極的作用，從而產(chǎn)生一些彌散夾雜物，并且逐漸成為針狀鐵素體的核心。它的存在能夠使鋼鐵材料的韌性組織得到提升。如今，鐵硼復(fù)合韌化屬于可行性非常高的韌性提升方法之一，在焊縫中過濾掉一些鈦，不僅能夠脫氧，還能夠脫氮，并在一定程度上細(xì)化焊縫的相關(guān)組織。但是如果過濾掉焊縫中的微量硼元素，就能夠有效的抑制先共析鐵素體等粗大組織的快速生成，從而對(duì)焊縫韌性的改善起到關(guān)鍵的作用3。

（三）焊縫金屬品粒細(xì)化

采用焊接鑄造與軋制工藝進(jìn)行鋼鐵材料的制作，這兩者方式所產(chǎn)生的鋼材組織狀態(tài)之間存在了巨大的差別，使用鑄造方式進(jìn)行鋼材的焊接時(shí)，形成的焊縫技術(shù)最后都會(huì)凝固，凝固結(jié)束后，其組織狀態(tài)表現(xiàn)為柱狀結(jié)晶。所以要想進(jìn)行焊縫技術(shù)的細(xì)化，就必須對(duì)柱狀晶的形成原因進(jìn)行深入分析，采用有效的方法來使柱狀晶細(xì)化，從而有效的提升焊縫細(xì)化工作。在進(jìn)行柱狀晶的細(xì)化工作時(shí)，首先需要嚴(yán)格控制柱狀晶的形成范圍，使形成范圍被控制到最小，然后采用低熱輸入措施，減少焊接時(shí)的電流產(chǎn)生，讓柱狀晶的體積和形狀發(fā)生改變，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)化。在實(shí)際的操作過程中，應(yīng)該在熔池中加入適當(dāng)?shù)暮辖?，使材料出現(xiàn)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)變，同時(shí)還能夠?qū)χ鶢罹нM(jìn)行細(xì)化處理，讓晶體組織的細(xì)化效果更好。在進(jìn)行焊接工作時(shí)，還可以采用多道焊的方式對(duì)柱狀晶進(jìn)行細(xì)化，與其他的焊接方式相比，多道焊更加的規(guī)范和穩(wěn)定，能夠使柱狀晶的組織出現(xiàn)變化，形成重結(jié)晶，讓柱狀晶的結(jié)晶范圍大大縮小。操作人員在操作時(shí)應(yīng)該重點(diǎn)注意，在使用多道焊進(jìn)行焊接工作時(shí)，如果焊道中存在有未融化的成分，在進(jìn)行后續(xù)工作時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訜?，?xì)化其組織結(jié)構(gòu)，防止對(duì)多道焊技術(shù)的實(shí)際效果產(chǎn)生影響4。

三丶鋼鐵焊接技術(shù)的未來發(fā)展方向

合金結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用讓焊接技術(shù)獲得了相應(yīng)的發(fā)展，一些強(qiáng)度高、耐腐蝕以及耐低溫的鋼材種類得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，讓鋼材的性能得到了提升，經(jīng)得住質(zhì)量的考研，并且在航天事業(yè)、橋梁交通、機(jī)械工程等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

（一）合金結(jié)構(gòu)鋼材

在進(jìn)行了一定的預(yù)熱之后就能夠進(jìn)行焊接，其性能哦優(yōu)越性主要是通過調(diào)整鋼材中的合金含量和碳含量來實(shí)現(xiàn)的，在實(shí)際的生產(chǎn)中，如果剛才中碳元素和合金元素的比重過大，就會(huì)對(duì)焊接的質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，不同鋼材需求的焊接方式和焊接材料也有所不同。

（二）微合金鋼材的焊接性特點(diǎn)

這種焊材具有很高的強(qiáng)度、韌性和易焊性，這種鋼材的含碳量比較低、潔凈度高，因此具有很強(qiáng)的韌性，在進(jìn)行焊接處理時(shí)，操作人員能夠直接在低溫條件下進(jìn)行，跳過預(yù)熱技術(shù)處理，并且還不用擔(dān)心該材料出現(xiàn)裂縫或是脆化。

結(jié)束語：隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)鋼鐵材料的需求量也越來越大，在人們環(huán)保意識(shí)不斷提升的促進(jìn)下， 必須采用更加先進(jìn)的焊接技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接工作的節(jié)能和環(huán)保，使焊接質(zhì)量能夠得到有效的提升，從而促進(jìn)我國(guó)鋼鐵行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

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