钢铁材料的焊接技术进步
时间：2021-01-28 16:01:43 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：现阶段，焊接技术不仅强调效率与质量，而且要追求环保。然而，焊接质量水平的保障是非常困难的，为了在一定程度上确保质量，要求各个厂家都要有效提升焊接的自动化程度，进一步减少手工操作程度。在先进数据库技术以及模拟技术的进步发展之下，手工操作焊接工作已经大大减少了，再加上新工艺与新材料的出现，使高水平焊接逐渐成为可能。本文就钢铁材料的焊接技术进步展开详细论述。
关键词：钢铁材料；焊接技术；进步
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.005
人类生存随着物质材料的发展以及应用，经历了石器时代、铜器时代以及铁器时代，现在是铁器时代和多维材料时代相互交叉的时代，而钢铁材料作为人类生产结构以及工具器械的重要物质，在实际生产生活中发挥着重要作用。因此，我们必须要高度重视钢铁材料在焊接技术上的发展，从根本上实现钢铁材料的更好应用。
1 钢铁工业发展对焊接技术的影响
在钢铁工业不断进步发展的前提下，精炼净化技术、晶粒细化技术、组织调控技术以及微合金化等所引起的钢铁品种日益增加与钢铁性能日益优化，给焊接工作带来了诸多启示[1]。具体体现在以下几个方面：第一，新技术的应用，在一定程度上改善了钢铁材料的焊接性能，在钢材碳当量不断降低的背景下，钢铁材料所具有的抗冷裂纹能力已经得到了改善；钢铁材料中的硫元素以及磷元素等杂质在净化水平上的提升，提升了钢铁材料的抗层状撕裂、抗热裂纹以及抗再热裂纹能力，有效改善了钢铁材料的抗腐蚀性能以及抗蠕变脆性能。第二，钢铁材料的力学性能有了大幅度提升，尤其是韧性，可以在高强度条件下维持较好的韧性，从而为结构所具有的安全性提供了保障。然而焊接结构的进步却中拉大了焊缝以及母材间的差距，将会对焊接材料研发工作提出更高要求。因此，现阶段，怎样保持焊缝纯净、使焊缝力学的母材以及性能相近等都成为焊材研发的重点问题。
2 钢铁材料焊接技术进步的具体表现
2.1 焊缝组织调控技术
针对低合金钢，为了在实际工作中得到更高韧性以及强度，其最好的焊缝组织就是低碳马氏体、针状铁素体以及下贝氏体。当合金含量相对较少的时候会生成相应的针状铁素体，而当合金含量比较多的时候不不会出现铁素体了，将会出现贝氏体或者是马氏体，有的时候还会生成残余奥氏体[2]。这种情况下，我们认为生成板条状马氏体以及下贝氏体最为适宜，应避免生成上贝氏体与孪晶马氏体。从组织生成条件上来看，主要包括两方面的因素，第一种是合金成分，尤其是主要元素含量；第二种在于冷却速度，其主要取决于相应的热输入、接头形式、道间温度以及接头尺寸等。从专业化角度出发，接头尺寸将会影响到焊接技术中焊缝冷却条件，还会对熔合比造成影响，使焊接技术的焊缝化学成分以及组织发生变化。比如角焊缝冷却速度能够是同样板厚对接焊缝的大约1.5倍。因此，我们可以认为角焊缝与对接焊缝比较，前者的强度偏高，且塑性以及韧性偏低。当接头或者是坡口形式已经固定的条件下，可以采用小截面形式的多层多道焊，从而提升焊缝金属实际韧性[3]。针对固溶强化类型的焊缝金属，其多层以及多道焊是非常有利的，然而针对沉淀强化类型的焊缝金属来说，因存在第二相析出，所以多层多道焊相对来说并不一定有利，必须要进行具体情况具体分析。
2.2 焊接熔池净化技术
根据相关研究结果显示，焊缝氧含量越低的时候，其韧性就会越高，尤其是氧含量小于0.02%的时候，可以有效改善其韧性。从专业化角度出发，在焊条电弧焊以及埋弧焊当中焊缝的氧含量相对来说偏高，大部分在0.03%之上[4]。当进行气体保护焊的时候，相应的保护气体成分以及焊缝含氧量之间存在密切联系，对气体进行有效控制之后可以更好地控制焊缝含氧量。数据表明，当抗拉强度已经达到1000MPa的TIG焊焊缝金属，一般情况在-50摄氏度条件下的冲击功能能够达到100J之上[5]。此外，在碱度不断提高的情况下，焊缝中氧以及硫等杂质的含量会日益下降，从而提升焊缝韧性。还有相关研究人员发现，焊缝当中的微量氧具有积极作用，能够形成一定的弥散夹杂物，并成为针状铁素体的核心，使其存在更多可以提升钢铁材料韧性的组织。现阶段，钛硼复合韧化属于可行性相对较高的提升韧性的方法之一，在焊缝中合理过渡一定量钛，不仅能够脱氧还可以脱氮，新相生核核心作用显著，可以在一定程度上细化焊缝的相关组织。而如果往焊缝当中过渡微量硼元素，则能够有效抑制先共析铁素体等粗大组织的快速形成，进而对焊缝韧性的改善起到至关重要的作用。
2.3 焊缝金属晶粒细化
铸造状态焊缝以及轧制状态钢材相比较，两者是存在较大差异的，前者焊缝金属在凝固之后会形成相应的柱状晶组织，因此细化焊缝必须要从柱状晶的细化入手。具体来说，一方面要最大限度减少柱状晶区具体范围，然后改变柱状晶尺寸以及形态，采用较低热输入方式，降低焊接的实际电流情况。在实际工作中，我们还可以往熔池当中加入一定量的合金元素，进而起到相应的变质处理作用，进一步细化结晶组织。从另一方面入手，可以采用规范化的多道焊技术，从而使柱状晶区发生重结晶，减少柱状晶区比例。在应用多道焊接技术的时候，后续焊道需要对先焊焊道中没有熔化的实施热处理，使组织细化。
3 结语
总而言之，近年来，钢铁材料的焊接性能发生了较大变化，焊接技术也得到了进步发展。具体来说，钢铁材料焊接技术的进步主要表现在焊缝组织调控技术与焊接熔池净化技术应用以及焊缝金属晶粒细化上。相信随着焊接技术的进步，我国的钢铁工业将会获得更健康的发展。
参考文献：
[1]李晓延，武传松，李午申.中国焊接制造领域学科发展研究[J].机械工程学报，2012（06）：19-31.
[2]宋天虎.关于焊接技术与产业发展的粗浅思考[J].焊接，2012（07）：8-13.
[3]李午申，邸新杰，唐伯钢等.中国钢材焊接性及焊接材料的进展[J].焊接，2013（03）：1-7+69.
[4]刘正东，程世长，唐广波等.中国电站用钢技术现状和未来发展[J].钢铁，2011（03）：1-5.
[5]王国栋.我国热轧板带技术的进步和发展趋势——纪念《轧钢》杂志创刊30周年[J].轧钢，2014（04）：1-8.
作者简介：张绪鹏（1984-），男，山东五莲人，本科，助理工程师，研究方向：机械加工与焊接及生产管理。
