PDF《镍基 合金 焊接 热裂 纹的动态过程研究》

第卷第期年月焊接学报工镍基合金焊接热裂纹的 动态过程研究张延生高级 工程师柯明工学硕 士史常瑾 工程师北飞 毛肮气了材牢研究所 木文利用高温金相显微镜直接观察 镍基高温合金 钨极氢弧焊焊缝 和 热影响区在 ℃ 和一定应力 、 应变条件下的组织变化和热裂 纹的起始、扩展、断裂的动态过程 , 研究合金的化学成分 、 组织及所受应力 、 应变对焊接热 裂纹 结晶裂纹和液化裂纹 的影响 .

研究结果表明 , 影响热裂纹的主要因素 是合金的化学成分 , 尤 其是 兰、含量及 含量 比值 , 应力和应变也有 一定的影响 . 化学成分决定了合金的零塑性讯 度,零塑州 几 温度较高的合全的热 裂纹倾向小 , 低 者热裂续倾向 大.序省口合金是 我 国新研制 的一 种沉 淀强化镍基 高温 合金 板材 , 具有较高 的热 强性,较好 的塑性 和抗氧化性 , 用于制造 喷气发动 机 高温 、 ℃ 工作的薄 壁受力焊件.这种焊接结构 比较 复杂 , 焊缝 较多 、 较 集中 . 合金 中的强 化合金元素 , 尤其是沉 淀 强化合金元素 、 含量 较高 . 一般 认为 , 这样的合金 、 焊接热 裂纹倾向性偏高仁'

一 ,难以保证焊接质量 , 给生 产和使用带来 困难 . 有关人 员 曾对其焊接性作 过试验研究 〔 '

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. 为 了进 一步研 究其焊接热裂纹 的形成机理 , 本文利用 高温 金相 显微镜,对焊接接 头加热到 ℃ 施 加一定 的应 力,产生 一定 的应 变,在高倍下直 接观 察其 组织,尤其是 晶间 、 晶界状态 的变化 , 以 及裂纹 的起 始、扩展直 至 断裂 的动态过 程.研究不 同炉号 合金 的化学成分 、 组 织和应 力、应变对 热裂纹 的影 响,掌握其规律性 , 这对 生 产中防止 热裂纹和故 障分 析有一定 的指导 意义.

二、试验设备 、 材料及方法 试 验设 备 主要试验设备为 一型高温金相显 微镜 , 该装置采用 电子束快速加热试样 , 焊拉一加载达 , 接学报最高温 度为℃观察放大倍数 为、倍,照相放 大为 倍.试验用材料 试 验用母材 为符合技术标 准 的微调成分 的三个 炉号沉淀强化镍墓 高温 合金 板材,其主要 化学 成分 列于表,有关 的冶金特点列 于表 . 衰试样的 化学成分 多'

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一丹七匕」工勺匕一一甘,一甘、号….・ ・ .・ ・ ・ … ・ … , ・・.・表试样 的有关冶金 特点 〔 '

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化学成分裂纹率 ① 零塑 性温 度℃②力.热冷却中限个几限低高・一'

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甘,盖伪」注①十字搭接 焊接裂纹倾向性试验 ②板材焊接热模拟试验数据 . 试样尺寸及 试验方 法 用钨 极氢 弧焊在板材上 熔敷一条焊缝 不 填加 焊丝 , 经 机加工 、 磨光 、 抛光 制成 高温 金 相显 微 镜拉 伸试 样,厚度,尺寸见 图.试验方 法 的确定 主要 考虑焊接热裂纹 的两个主 要 因素 热应 力、应变状 态 合金 成 分所 决定 的组织 状态 , 尤其是 晶间、晶界状态 . 试 验时 , 将试 样夹持于装 置上 , 抽真空 , 一般 焊缝 中心 图 高温金 相 拉伸试 样 规范用 电子束加热焊缝 及热影响 区达 ℃ . 然后焊缝金 属从液态 冷却凝 固时 , 收缩受 到拘束而产生 拉应力和 塑性变形 . 金 属处 于 固一液双 相状态 时,枝晶间或品界 的塑性变 形能力不 能够承受 当时发生 的塑性应 变量 而 导致沿晶开 裂,形成 热 裂纹 〔 '