2。1  试验所需材料和设备 8

2。1。1  无渣自保护药芯焊丝的制备 8

2。1。2  制作堆焊试样 9

2。1。3  金相制作所需的材料 10

2。1。4  试验设备 10

2。2  试验方法 11

2。2。1  金相制作 11

2。2。2  金相观察和分析 12

2。2。3  测试洛氏硬度 12

第三章 试验结果与数据分析 13

3。1  堆焊夹杂物的金相分析 13

3。2 夹杂物的 SEM 和 EDS 分析 16

3。2。1  相同锰含量下对夹杂物的分析 17

3。2。2  不同锰含量下对夹杂物的分析 19

3。2。3 锰含量对气孔的影响 20

3。3  堆焊合金组织及性能分析 22

3。4  硬度测试分析 24

结论 26

致谢 27

参考文献 28

第一章 绪论

1。1 研究课题的背景和意义

本课题研究通过采用在 Fe-Cr-C 系的焊丝中加入锰铁后，在试板上进行堆焊，然 后在堆焊层中选取试样，研究堆焊试样中的各种夹杂物的行为等，以及夹杂物对整个 堆焊的性能的影响。堆焊熔敷金属中的夹杂物是一种不可避免的但是可以通过各种手 段来降低的焊接缺欠，当夹杂物数量很多并且尺寸比较大时就会成为焊接缺陷，对焊 接接头的力学性能产生严重的影响，但是如今国际社会上对堆焊夹杂物的限制程度尚 无标准规定。一般情况下夹杂物分布及数量在堆焊焊缝中心最多，而在边缘附近最少， 随着焊接热输入的不断提高，夹杂物平均尺寸逐渐增大。除此之外夹杂物的尺寸还与 焊缝金属中氧含量有关，它们的关系是夹杂物尺寸大小与含氧量成反比关系。低碳低 合金钢堆焊焊缝合金中的夹杂物由多种相或者它们的复合相组成，他们的组织形态以 及化学成分取决于焊剂和在焊接材料中添加的微量合金元素成分以及焊接参数。第二 相对钢以及焊缝的性质具有非常重要的影响作用，除此之外，对焊缝的强韧性、塑性、 抗冲击性、疲劳断裂、耐磨耐蚀性及许多重要的物理和化学性能具有一定的影响。良 好控制条件下可通过第二相提供数百甚至上千兆帕的强度增量而对钢的韧塑性不产 生比较明显的降低，而在控制不好时则会对钢材性能产生明显的损害[1]。

大量试验研究表明[2-5]，当适量的锰铁加入到微合金钢中时，微合金钢中的碳化 物、氮化物以及碳氮化物的沉淀析出会在一定程度上受到抑制。有关试验表明，在相 同温度下，当加入微量锰元素后，基体中沉淀析出的碳化物或者氮化物的体积分数会 有所下降。分析认为，这是由于合金元素中的锰降低了碳（氮）化物组员的活性，提 高了碳化物在集体中的溶解度，即是增加了沉淀析出的门槛，形核率降低。

与其他合金元素相比较而言，金属锰的价格比较低廉，所以 Mn 是低合金钢中添 加的主要元素，在钢铁的生产中应用非常普遍。随着建筑及机械用钢领域对低合金钢 需求的日益增加，Mn 作为除 C 以外最主要的强化钢性能的元素之一[6]，在提高钢的 强度和硬度、提高钢的淬透性和改善钢材的热加工性能[7]等方面也发挥了很重要的作 用。此外锰以及硅锰合金还可以作为脱氧剂加入中锰合金中，可以在很大程度上降低 生产的钢材的含氧量，并且还可以对由硫产生的硫化物所引起的钢材热脆性起到一定 的抑制作用。此外，在炼钢的过程中锰还可与脱硫后剩下的微量的硫元素化合形成硫化锰，从而消除或减轻硫偏析所造成的钢的韧塑性的明显损害[8]，在一定条件下锰还 可溶入渗碳体及 M23C6 型合金碳化物中，产生一定的第二相强化作用[9-11]。本课题通过对堆焊金属夹杂物的研究，可以定量地分析铁基中含有 Mn 元素时， 焊缝夹杂物的含量、组织类型、形态、在焊缝中的分布特点等，从而来分析夹杂物对 焊缝组织形态以及力学性能的影响，例如硫化锰可以引起焊缝应力腐蚀、还有一些 Mn 的氧化物和 C 化物可以提高强度，改善切削性能。通过对堆焊夹杂物的影响因素 的研究，可以在以后的生产中，控制各种因素，使堆焊的产品向着人们所预期的方向 生产，从而能够生产出各方面性能良好的产品。