第3章焊縫組織成份及其控制1

2023/9/211.焊縫組織1.1凝固組織

圖

焊縫金屬結(jié)晶形態(tài)示意圖[86]平面胞狀枝晶樹枝晶等軸晶等軸晶柱狀晶G/R圖成分過冷對結(jié)晶形態(tài)的影響Co溶質(zhì)濃度(%)2023/9/221.2焊縫固態(tài)相變組織1.2.1鐵素體1.2.1.1晶界鐵素體先共析鐵索體(PF)——是沿原奧氏體晶界析出的鐵素體。先共析鐵素體也稱晶界鐵素體。有的沿晶界呈長條狀擴展，有的以多邊形形狀互相連結(jié)沿晶界分布。在高溫區(qū)發(fā)生γ→α，相變時優(yōu)先形成，因晶界能量較高而易于形成新相核心。先共析鐵素體的位錯密度較低。2023/9/232023/9/241.2.1.2側(cè)板條鐵素體是由晶界向晶內(nèi)擴展的板條狀或鋸齒狀鐵素體，實質(zhì)是魏氏組織。其長寬比在20：１以上。側(cè)板條鐵素體在低合金鋼焊縫中不一定總是存在，但出現(xiàn)的機會比母材多。當先共析鐵素體和側(cè)板條鐵素體長大時，其γ／α界面上γ一側(cè)的碳濃度增加，極為接近共析成分，故γ易分解為珠光體而出現(xiàn)于側(cè)板條鐵素體的間隙之中。側(cè)板條鐵素體晶內(nèi)位錯密度大致和先共析塊素體相當或稍高一些。2023/9/252023/9/261.2.1.3針狀鐵素體

出現(xiàn)于原奧氏體晶內(nèi)的有方問性的細小鐵素體．寬約2μm左右，長寬比多在3：1以至10：1的范圍內(nèi)。針狀鐵素體可能是以氧化物或氮化物(如TiO或TiN)為基點，呈放射狀生長，相鄰AF間的方位差為大傾角，其間隙存在有滲碳體或馬氏體，多半是M－A組元，決定于合金化程度。針狀鐵素體晶內(nèi)位錯密度較高，為先共析鐵素體的2倍左右。位錯之間也互相纏結(jié)，分布也不均勻，但又不同于經(jīng)受劇烈塑性形變后出現(xiàn)的位錯形態(tài)。2023/9/27

隨著合金化程度的提高，AF組織增多的同時，焊縫強度也隨之提高。AF增多，有利于改善韌性。2023/9/281.2.2珠光體熱處理平衡狀態(tài)珠光體轉(zhuǎn)變Ar--550℃C、Fe原子擴散比較容易。珠光體轉(zhuǎn)變擴散型相變。（P是F和Fe3C的層狀混合物領先相Fe3C）焊接狀態(tài),非平衡轉(zhuǎn)變，得到P量少，珠光體轉(zhuǎn)變量小。若B、Ti合金元素，P轉(zhuǎn)變?nèi)勘灰种疲?023/9/291.2.3貝氏體1.2.3.1上貝氏體在光學金相顯微鏡下觀察呈羽毛狀，沿奧氏體晶界析出，在平行的條狀F間分布有滲碳休形成溫度550℃~Ms之間。1.2.3.2粒狀貝氏體塊狀鐵素體形成之后，待轉(zhuǎn)變的富碳A呈島狀分布，塊狀F中，這些高碳A→富碳M，和殘余奧氏體。稱為M－A組織在塊狀F中，M－A組織以粒狀分布，因此稱粒狀貝氏體，若以條狀存在稱為條狀B氏體。1.2.3.3下貝氏體針狀,力學性能優(yōu)異.2023/9/2102023/9/2111.2.4馬氏體當焊縫含碳量偏高或合金元素較復雜時，冷卻速度快，Ms形成M。1.2.4.1板條M（含碳量很低）特征：奧氏體晶粒內(nèi)形成幾束M板條，束與束之間有一定高角。位錯量多→位錯M含碳量低→低碳M強度好，韌性高2023/9/212板條馬氏體顯微組織特征示意圖2023/9/2131.2.4.2片狀馬氏體

C≥0．4％馬氏體片不相互平行，初始形成的M片較大，往往貫穿A晶粒。透射電鏡觀察，片M存在許多細小平行的帶紋－孿晶帶，硬度高、脆。2023/9/214圖HSLA鋼焊縫連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變過程(1)夾雜物形成(2)液態(tài)凝固為δ鐵(3)奧氏體(4)PF形核(5)PF沿γ邊界長大(6)SF形成(7)AF形成2023/9/2152合金元素對焊縫組織的影響焊縫的組織與焊接接頭使用性能密不可分，控制焊縫的成分得到預期的組織與焊接材料的設計或選用是直接相關的，因此必須在了解合金成分對組織及性能的影響以及合金化的方式、機理和規(guī)律的基礎之上，才能正確設計或選用焊接材料。2023/9/2162.1焊縫金屬的合金化2.1.1合金化的目的

(1)補償合金元素在焊接過程中的燒損及蒸發(fā)；

(2)滿足焊縫金屬成分設計的要求，以改善焊縫的組織和性能。

不同的焊接材料種類，對焊縫金屬合金化的要求也不同。對于碳鋼或低合金高強鋼焊接材料，關鍵在于使焊縫金屬具有相應強度的同時，保證具有優(yōu)良的抗裂性和足夠的塑性和韌性；對堆焊焊條主要是滿足于對堆焊金屬的硬度、耐磨、耐蝕或耐熱性的要求；對耐熱鋼、不銹鋼等焊條則主要滿足與母材化學成分的匹配和耐熱性或耐蝕等特殊性能的要求。

(3)增加某些合金元素克制有害雜質(zhì)的作用。2023/9/2172.1.2合金化的方式2.1.2.1通過焊芯或管狀藥芯焊芯該方式具有焊縫化學成分均勻、可靠、合金元素損失少的優(yōu)點。但一般只能選用與焊縫設計成分相近的標準焊芯如H08A，H0Cr21Ni10，對非標準焊絲受到限制。2.1.2.2通過藥皮將所需要的合金元素以純金屬或鐵合金的形式加入焊條藥皮中。這種方法簡單、靈活、方便且制造容易。但氧化損失較大，合金利用率較低。2023/9/2182.1.2.3通過藥芯焊絲將所需要的元素以粉末的形式填充到焊接用薄鋼帶卷成的焊絲中，經(jīng)過拔制使之密實。其優(yōu)點是合金成分的配比任意可調(diào)，得到成分變化達到額堆焊金屬，合金的損失較小。2.1.2.4通過焊劑將合金劑加入焊劑中，該方法雖然可滿足任意成分要求，但很容易受到焊接規(guī)范的影響，使焊縫成分有較大的波動。改方法合金利用率低。2023/9/2192.1.2.5利用金屬氧化物的還原利用與氧親和力大的元素置換出一定量的合金滲入焊縫中，該方法主要用于埋弧焊。改方法滲合金是有限的，且易于使焊縫增氧。2.1.2.6利用粉末冶金的堆復直接將粉末狀合金混合物覆蓋在待堆焊的表面上，用電弧熔化。該方法主要在硬質(zhì)合金堆焊中采用，合金量的配合可以任意，但不易在曲面上堆焊，成分也難均勻控制。2023/9/2202.1.3合金化的機理2.1.3.1通過焊芯

2.1.3.2通過藥皮

通過藥皮合金化時，合金元素的過渡主要是在熔化金屬與液態(tài)熔渣界面上進行的。藥皮熔化時，合金劑來不及完全熔化，合金劑的顆粒以懸浮狀態(tài)存在于液態(tài)熔渣中，部分被熔渣的對流運動帶到熔渣與金屬的界面上被液態(tài)金屬表面層所溶解，然后再由表面擴散或?qū)α鞯浇饘俚膬?nèi)部，并逐步使成分均勻化，最終實現(xiàn)焊縫金屬的合金化。2023/9/221

正常的藥皮厚度下，熔滴金屬與焊縫金屬的化學成分基本相同，表明焊縫金屬的合金化主要是在熔滴冶金反應區(qū)內(nèi)完成。當藥皮厚度增大到某一臨界值時，熔滴的成分基本不變，而焊縫金屬的合金成分高于熔滴。表明部分熔渣直接流入熔池，使熔池階段合金化過程得以加強，此時，焊縫的合金化程度決定于熔滴反應區(qū)和熔池反應區(qū)。低碳鋼芯A102Fe焊條熔滴及焊縫化學成分化學成分(％)CMnSiCrNiFe熔滴─0.760.5318.8810.0172.17熔敷金屬0.071.00.7220－2110.5－11－2023/9/2222.1.4合金過渡系數(shù)焊條中的合金元素在焊接冶金過程中不可能全部過渡到焊縫金屬中，為了說明或評價合金劑的利用程度，引入了合金過渡系數(shù)概念。它是指焊接材料的合金元素過渡到焊縫金屬中的數(shù)量與其原始含量的百分比。

η＝[Me]w/[Me]o（1）

[Me]w－焊接后，焊縫中合金的實際含量；

[Me]o－原始計算含量。

[Me]o＝r[Me]p＋(1-r)[Me]E（2）

[Me]p－改合金在基本金屬中的含量

[Me]E－該合金在焊接材料中的含量

r－熔合比2023/9/223

[Me]E包含焊絲金屬中及藥皮（或焊劑）中的合金兩部分。若前者為[Me]f，后者為[Me]c，則：

[Me]E＝[Me]f＋Kb[Me]c（3）

Kb－藥皮或焊劑熔化量與焊絲金屬熔化量之比，稱為焊藥相對熔化率，一般為藥皮重量系數(shù)。綜合（1）、（2）。（3）得：

η＝[Me]W/(r[Me]p+(1-r)([Me]f+Kb[Me]c))

若為堆焊或熔深極小的手工電弧焊，r→0，則

η＝[Me]W/([Me]f+Kb[Me]c)

若已知η值，則可根據(jù)焊縫化學成分的要求，即可求得焊條藥皮中應加的鐵合金數(shù)量。

[Me]c＝（[Me]w－[Me]fη）/ηKb2023/9/224例：焊芯中w(Mn)=0.6%，用含80％的中碳錳鐵過渡錳，在低氫焊條中錳的過渡系數(shù)為50％，要得到w(Mn)=1.2%的焊縫，則需在藥皮中加入多少錳鐵（藥皮重量系數(shù)25％）？2023/9/2252.1.4.1影響過渡系數(shù)的因素(1)合金元素的物理化學性質(zhì)合金元素沸點低，飽和蒸汽壓大，過渡系數(shù)越小。另外，對氧親和力小于Fe的元素幾乎可全部過渡，反之過渡系數(shù)越小。親和力大的元素還可起到保護作用。合金元素對氧親和力大小按遞減順序可排列如下：

Al＞Zr＞Mg＞C＞B＞Ti＞Si＞V＞Mn＞Nb＞Cr＞Fe＞Mo＞W(wǎng)＞P＞S＞Co＞Ni＞Cu2023/9/226(2)合金元素的含量隨藥皮中合金元素含量的增加，其過渡系數(shù)也相應增大，當其濃度超過某一個值時，其過渡系數(shù)趨向于一個定值。合金劑含量增加，氧化能力減弱；當合金劑濃度繼續(xù)增加，殘留在渣中的損失增加。殘留在熔渣中的損失是指懸浮在熔渣中的合金顆粒沒有被帶到熔渣與金屬的界面上，沒有來得及過渡到金屬中去，隨溫度的下降而被凝固在渣中。2023/9/227(3)合金劑的顆粒度

焊條藥皮中常用的合金劑一般為100％過40目，對不易氧化的合金，顆粒度影響較小，反之則大。

粉體顆粒大小稱顆粒粒度。由于顆粒形狀很復雜，通常有篩分粒度、沉降粒度、等效體積粒度、等效表面積粒度等幾種表示方法。篩分粒度就是顆?？梢酝ㄟ^篩網(wǎng)的篩孔尺寸，以1英寸（25.4mm）寬度的篩網(wǎng)內(nèi)的篩孔數(shù)表示，因而稱之為“目數(shù)”。目前在國內(nèi)外尚未有統(tǒng)一的粉體粒度技術標準，各個企業(yè)都有自己的粒度指標定義和表示方法。在不同國家、不同行業(yè)的篩網(wǎng)規(guī)格有不同的標準，因此“目”的含義也難以統(tǒng)一。目前國際上比較滸用等效體積顆粒的計算直徑來表示粒徑。以μm或mm表示。目數(shù)2.5345678910121416微米79255880459939623327279423621981165113971165991目數(shù)202427323540606580100110180微米83370158949541735024522019816515083目數(shù)20025027032542550062580012502500325012500微米7461534733252015105212023/9/228(4)藥皮的成分

藥皮中含有高價氧化物和碳酸鹽越多，氣相氧化性越大；藥皮中含有Fe2O3越多，不僅氣相氧化性越大，熔渣的氧化性也越大，熔渣合金過渡系數(shù)越小。

在堿性藥皮中，由于熔渣氧化性小，且冶金反應主要發(fā)生在熔渣與金屬的界面上，因此相對說來，以CaO－CaF2為主的堿性焊條，具有較高的合金過渡系數(shù)。

當合金元素及其氧化物共存時，有利于提高該元素的過渡系數(shù)；當其它條件相同，若過渡元素的氧化物與熔池的酸堿性一致，有利于提高該元素的過渡系數(shù)，反之則降低過渡系數(shù)。2023/9/229(5)藥皮重量系數(shù)和焊接工藝參數(shù)

當藥皮較薄時，藥皮中的合金元素在在熔滴階段就過渡到熔融金屬中去；藥皮較厚時，合金元素的合金化在熔滴階段未能完成，要在熔池階段進行，主要在熔池表面進行。

合金元素過渡平衡關系式為：

Mo＝M1－（M2＋M3）

式中Mo－過渡到熔敷金屬中的某元素的含量

M1－某元素的原始含量

M2－該元素殘留在渣中的損失

M3－被氧化等其他原因損失的該元素含量。2023/9/230(6)焊接工藝參數(shù)

[Me]W

＝η(r[Me]p+(1-r)([Me]f+Kb[Me]c))

不同的焊接方法、焊接規(guī)范，以及不同的焊接結(jié)構，得到的熔合比顯然不一樣，從而改變了[Me]o，最終導致

[Me]w的改變。

(7)合金化方式

一般情況下，基本金屬中的合金過渡系數(shù)大，其次是焊芯，藥皮或焊劑中合金過渡系數(shù)相對小些。2023/9/2312.1.4.2常用合金元素的過渡系數(shù)

2023/9/2322023/9/2332.2合金成分對焊縫組織的影響

2.2.1合金元素在鋼種存在的形態(tài)

合金元素在鋼中存在的形式有兩類型，一種是溶解到碳鋼原有的相中，如溶入A、F、M中，以固溶體的溶質(zhì)形式存在；另一種是形成新相，如形成強化相，合金滲碳體，特殊碳化物和金屬間化合物、非金屬夾雜物，氧化物，硫化物，氮化物。存在形式?jīng)Q定于元素的數(shù)量和性質(zhì)。其中關鍵在于元素與鐵和碳的相互作用。2023/9/2342.2.2.1合金元素與C的相互作用（1）非碳化物形成元素

這類元素與碳的親合力比鐵弱，常用元素主要有Ni、Co、Si、Al、B等。它們在低溫時溶解在鐵素體中，高溫時溶解于奧氏體中。所有元素的溶入，由于固溶強化的結(jié)果，均提高材料的強度和硬度。Cr、Ni、Mn少量溶入時，對塑性影響不大；當數(shù)量過多或其他一些元素的加入會對材料的塑性帶來少量的下降。2.2.2合金元素與C、Fe的相互作用2023/9/2352023/9/236(2)碳化物形成元素這類元素與碳的親合力比鐵強，常用元素主要有Mn、Cr、W、Mo、V、Zr、Nb、Ti等。量少時溶入滲碳體中，形成合金滲碳體(Fe,M)3C，一般合金滲碳體都比Fe3C穩(wěn)定，在奧氏體中的溶解和聚集長大比Fe3C難。當鋼中合金元素和碳量都較高時，可形成穩(wěn)定性更高的合金碳化物，常見的有Mn3C、Cr7C3、Cr23C6、Fe4W2C、WC、MoC、VC、TiC等，它們具有比滲碳體更高的熔點和更高的硬度。

2023/9/237(3)碳化物的特性碳化物是一種很重要的強化相，形成碳化物傾向越強的元素，其碳化物的穩(wěn)定性越高。碳化物形成元素由強到弱依次為：Ti＞Zr＞Nb＞Mo＞W(wǎng)＞Cr＞Mn＞Fe。碳化物具有高的熔點、高分解溫度，難以聚集長大。這可使鋼在更高的溫度下工作并保持較高的強度和硬度；其次，在達到相同硬度的條件下，碳化物穩(wěn)定性高的鋼可以在更高的溫度下回火，使鋼的塑性、韌性更好。2023/9/2382.2.2.2合金元素與Fe的相互作用(1)無限擴大γ區(qū)的元素合金元素使γ區(qū)無限擴展，與γ－Fe形成無限固溶體，與α－Fe形成有限固溶體。它們均使A3點降低，A4點升高。這類合金有Mn、Ni、Co等。(2)有限擴大γ區(qū)的元素合金元素使A3點降低，A4點升高，與γ－Fe和α－Fe均形成有限固溶體。如C、N、Cu、Zn、Au等。2023/9/239(3)封閉γ區(qū)，無限擴大α區(qū)的元素合金元素使A3點上升，A4點下降，達到某一含量時A3與A4點重合，γ區(qū)被封閉。超過此含量，合金與α－Fe形成無限固溶體。這類合金有Si、Cr、W、Mo、P、V、Ti、Al、Be等。Cr量大于7％時，A3點才上升。(4)縮小γ區(qū)但不使γ區(qū)封閉的元素合金元素使A3點上升，A4點下降，使γ區(qū)縮小但不封閉。這類元素有B、Nb、Ta、Zr等。凡是擴大γ區(qū)的元素稱為奧氏體形成元素將縮小或封閉γ區(qū)的元素稱為鐵素體形成元素。2023/9/2402.2.2.3與碳、鐵之外的其他元素的結(jié)合合金元素與非金屬元素N、O、S結(jié)合，生產(chǎn)夾雜物，鋼中常見的有TiN、AlN、SiO2、Al2O3、MnS、Ni3Al、Ni3Ti等。此外Pb、Cu、C(石墨)以游離態(tài)的方式存在于鋼中。2023/9/2412.2.3合金元素對焊縫組織的影響

不同鋼材的焊縫金屬加入的合金元素無論在數(shù)量還是類別上是不同的。如耐熱鋼焊縫中往往加入Cr、Mo元素；在低溫鋼焊縫中通常加入較多的Ni；在高強鋼焊縫中，為了提高強度和改善韌性，除了加入Mn、Ni、Cr、Mo等主要元素外，還加入適量的Si、Cu等輔助元素；為了提高焊縫韌性，除了常規(guī)元素外，還可加入Ti、B、Al、Re等。2023/9/242

2.2.3.1Mn對焊縫金屬組織和性能的影響(1)Mn對焊縫組織的影響

Mn含量從0.66％變化到1.82％，隨Mn含量的增加，先共析鐵素體的數(shù)量明顯減少，針狀鐵素體數(shù)量顯著增加，而側(cè)板條鐵素體的數(shù)量稍有下降。并且，隨Mn含量的增加，焊縫粗晶區(qū)和細晶區(qū)及針狀鐵素體本身都得到了細化。隨著Mn含量的增加，晶粒尺寸直線下降。2023/9/2432023/9/244（2）Mn含量對焊縫力學性能的影響焊態(tài)下焊縫強度與含錳量數(shù)值關系如下：

σs＝314＋108Mn

σb＝394＋108Mn

消除應力狀態(tài)下，焊縫強度與含錳量數(shù)值關系如下：

σs＝311＋89Mn

σb＝390＋98Mn

每增加0.1％的Mn，焊縫的屈服點和抗拉強度約提高10MP；1.5％Mn時焊態(tài)和消除應力態(tài)下焊縫的沖擊韌性為最佳。2023/9/2452023/9/2462.2.3.2C對焊縫金屬組織和性能的影響

（1）對低強度焊縫金屬組織的影響含碳量從0.045％變化到0.145％時，隨含碳量的增加，焊縫中AF數(shù)量增加，PF減少；粗晶區(qū)與細晶區(qū)都得到細化；增加了二次相數(shù)量。（2）對低強度焊縫金屬力學性能的影響

σs＝335＋439C＋60Mn+361（CMn）

σb＝379＋754C+63Mn+337（CMn）含碳量從0.045％變化到0.145％時，隨含碳量的增加，提高了硬度、屈服點和抗拉強度；當含碳量為0.07％－0.09％時，含1.4％Mn可獲得最佳韌性。2023/9/247（3）對高強度焊縫金屬組織和性能的影響含碳量從0.05％變化到0.12％，隨C含量增加，AF增加，PF量減少。當達到0.12％時，幾乎得到100％的AF；消除應力狀態(tài)下碳化物數(shù)量增多；焊態(tài)下焊縫的硬度、屈服點、抗拉強度均提高；含碳量0.07－0.10％的焊縫在焊態(tài)和消除應力和狀態(tài)均可得到良好的強度和韌性的匹配。2023/9/2482023/9/2492023/9/2502023/9/2512.2.3.3Si對焊縫金屬組織和性能的影響（1）對組織的影響

Si含量從0.2％變化到0.94％，焊態(tài)焊縫金屬AF隨之增加及其長寬比發(fā)生變化。（2）對焊縫力學性能的影響硬度：焊態(tài)焊縫金屬的平均硬度隨Si的增加而呈非線性增加：

HV5＝107+56Mn+158Si－57Si2－39MnSi拉伸性能：焊后狀態(tài)：σs＝293+91Mn＋228Si－122Si2

σb＝365+89Mn+169Si－44Si2消除應力狀態(tài)：σs＝288+91Mn＋95Si－10Si2

σb＝344+89Mn+212Si－79Si22023/9/2522023/9/2532023/9/2542023/9/2552023/9/2562023/9/2572023/9/258

Si一方面可提高強度，又能降低焊縫中的氧，但過高的Si會引起焊縫金屬塑性和韌性的下降。因此當焊縫中含有最佳錳含量（1.4％）時，含Si量只要不超過0.5％，焊縫可具有所需的各項力學性能。另外，在低氫型焊條中合理控制Mn/Si比，不僅可以體現(xiàn)聯(lián)合脫氧效果，使焊縫金屬達到較高純度，在提高強度的同時，還可獲得良好的塑性和韌性。一般Mn/Si應大于2－3.5，隨強度級別的提高Mn/Si應大于3.0－3.5。2023/9/259

（1）對焊縫組織的影響

Mo含量從0變化到1.11％時，焊縫金屬中先共析鐵素體量逐漸減少，AF先增后減；粗晶區(qū)和細晶區(qū)普遍晶粒細化，不完全相變區(qū)形成鐵素體與碳化物束團。（2）對性能的影響硬度：無Mo焊縫較1.1％Mo的焊縫硬度相差40－50HV

拉伸性能：焊態(tài)：σs＝305+121Mn＋140Mo+27MnMo

σb＝383+116Mn+150Si+8MnMo消除應力狀態(tài)：σs＝287+113Mn＋193Mo+29MnMo

σb＝373+113Mn+167Mo+37MnMo2.2.3.4Mo對焊縫金屬組織和性能的影響2023/9/260Mo含量從0變化到1.11％，隨Mo含量的增加，焊縫的硬度、屈服點和抗拉強度均得到提高；焊縫的韌性，在焊態(tài)、低Mn時添加0.25％的Mo是有益的，在消除應力狀態(tài)下添加Mo均有害。含0.25％Mo、1.0％Mn的焊縫可得到最佳的力學性能匹配。2023/9/2612023/9/2622023/9/2632023/9/2642023/9/265（1）對焊縫組織的影響

Cr含量從0變化到2.35％，隨Cr含量的增加，PF減少，AF先增加，當Cr量超過1％時快速減少；在粗晶區(qū)和細晶區(qū)出現(xiàn)顯微組織均勻化；在不完全相變區(qū)形成鐵素體/碳化物集合體；（2）對焊縫性能的影響對硬度的影響：

Cr含量從0變化到2.35％，隨Cr含量的增加，焊態(tài)焊縫金屬的硬度逐漸增高，且在低Mn時基本上呈線性，高Mn時呈非線性。2.2.3.5Cr對焊縫金屬組織和性能的影響2023/9/266對拉伸性能的影響：焊后狀態(tài)：

σs＝320+113Mn＋64Cr+42MnCr

σb＝395+107Mn+63Cr+36MnCr消除應力狀態(tài)：

σs＝312+100Mn＋58Cr+22MnCr

σb＝393+106Mn+66Cr+10MnCr

Cr含量從0變化到2.35％，隨Cr含量的增加，屈服點、抗拉強度均有提高；在焊態(tài)時Cr對韌性有害，熱處理后更低；在約1％Mn時呈現(xiàn)最佳顯微組織和力學性能。2023/9/2672023/9/2682023/9/2692023/9/2702023/9/2712023/9/272（1）對組織的影響隨Ni含量從0變化到3.45％，焊態(tài)焊縫中PF的比例逐漸減少，AF逐漸增多，在高錳焊縫中還出現(xiàn)M；在粗晶區(qū)多邊形鐵素體的比例減少，AF增加，在1.8％焊縫中出現(xiàn)馬氏體島；細晶區(qū)的等軸晶逐漸改變，鐵素體晶粒減少，含二次相的鐵素體團增多；二次相的形態(tài)從滲碳體薄膜和珠光體變?yōu)镸－A，并最后變?yōu)榉蛛x的碳化物和馬氏體；條帶狀顯微組織和化學不均勻性增加。2.2.3.6Ni對焊縫金屬組織和性能的影響2023/9/2732023/9/2742023/9/275(2)對焊縫性能的影響硬度：隨Ni含量從0變化到3.45％，焊縫金屬的硬度隨Ni的增加非線性提高，但增加的硬度均比添加Mo或Cr時小。拉伸性能：焊后狀態(tài)：σs＝332+99Mn＋9Ni+21MnNi

σb＝401+102Mn+16Cr+15MnNi消除應力狀態(tài)：σs＝319+85Mn＋17Ni+21MnNi

σb＝393+95Mn+17Ni+19MnNi

隨Ni含量從0變化到3.45％，屈服點和抗拉強度均有提高；低Mn時Ni增加對抗解理斷裂有益，高Mn則有害，在0.6％Mn時得到最佳韌性；消除應力處理對Mn、Ni匹配焊縫的韌性幾乎沒有影響，但不匹配時產(chǎn)生嚴重脆化。2023/9/2762023/9/2772023/9/278(1)對焊縫組織的影響隨Cu含量從0.02％變化到1.4％，焊縫中含有高比例的AF，且0.02％CuAF量最高；組織細化；二次相的體積百分數(shù)增加；消除應力導致碳化物析出和球化、ε－Cu析出。(2)對焊縫性能的影響硬度：在焊態(tài)含Cu量小于等于0.19％時，Cu對硬度沒有影響，超過則硬度增加，在消除應力時，1.4％Cu焊縫的硬度具有最高值。2.2.3.7Cu對焊縫金屬組織和性能的影響2023/9/2792023/9/2802023/9/281拉伸性能：焊態(tài)下：

σs＝484＋57Cu

σb＝562+58Cu消除應力狀態(tài)下：

σs＝472+693.Cu

σb＝531+107.1Cu

隨Cu含量增加，屈服點、抗拉強度提高，在消除應力時，1.4％焊縫得到最高值；焊縫的夏比沖擊韌性在0.66％Cu以內(nèi)幾乎保持不變，但1.4％Cu時明顯降低；消除應力后1.4％Cu焊縫的沖擊性能最差。2023/9/2822023/9/2832023/9/284

在低氫堿性焊條藥皮中增加鐵粉數(shù)量將增加焊縫的含氧量；改進藥皮的基本組分比限制藥皮中鐵粉的數(shù)量更重要。2.2.3.8鐵粉對焊縫金屬組織和性能的影響2023/9/285（1）對焊縫組織的影響隨焊縫中Al含量從0增加到610ppm，焊態(tài)焊縫的AF量在Al含量小于100ppm以前逐漸減少，然后逐漸增加，當Al含量超過200ppm后又逐漸減??；含二次相的鐵素體數(shù)量的變化與此相反；MnO和SiO2非金屬夾雜物逐漸被Al2O3取代。（2）對性能的影響隨焊縫中Al含量從0增加到610ppm，焊縫金屬的硬度、屈服點、抗拉強度均稍有提高；含鋁量為0時韌性最佳，增加Al后韌性下降，達到80－350ppm時韌性有適度恢復。2.2.3.9Al對焊縫金屬組織和性能的影響2023/9/2862023/9/2872023/9/2882023/9/2892023/9/290（1）Ti、B對焊縫組織的影響焊縫含Ti量由70ppm增加到700ppm時,AF增多，

PF減少，從而使焊縫組織得到細化。含B量小于11ppm時增加Ti并不會使AF發(fā)生大幅度的變化，并且