焊缝中有夹杂物的存在,对焊缝的不良影响主要是,当夹杂物含量较高或者集中分布时可以降低冲击韧性,同时也可以成为裂缝的萌生点和扩展通道。焊缝中的夹杂主要是指在焊条、焊丝或者母材熔化时,他们中含有的合金元素之间或者是合金元素和氧气、氮气等气体之间发生化学冶金反应生成的化合物,一部分没有来得及排出熔化的金属,从而残留在焊缝中,形成焊缝夹杂,破坏焊缝的整体性能,有时甚至可以使工件失效。83347

夹杂物的形状较为复杂,一般呈线状、长条状、颗粒状等其他形式。大多数氧化夹杂物成分组成和含量的差异是比较大的,这是由于药芯焊丝焊接化学冶金系统的不平衡性所造成的。例如低碳钢焊接中以Si、Mn、Al、Ti等脱氧而生成的二氧化硅、氧化锰、三氧化二铝、氧化钛等,其中以TiO2、Fe的氧化物为主的复合氧化物一般为球状夹杂物,合金钢焊接时可能生成Cr2O3、V2O5。

在一些焊接过程中,焊接夹杂物和气孔有时是伴随者一起出现。药芯焊丝包括金属粉芯焊丝在内,即使在正常焊接条件下施焊,焊缝中的氧化夹杂物仍然偏多,并随着氧化夹杂物数量的增加,CO气孔倾向增大[20]。气孔内壁的整个内壁布满了黑色的球状氧化物,是焊接冶金过程中在熔池阶段形成的,由于在熔池中来不及上浮变为熔渣而滞留在焊缝内部。在产生这些夹杂物的过程中,还会产生大量的CO气体,CO气泡在上浮过程中来不及逸出,在焊缝中就形成了气孔。论文网

形状不规则的夹杂物以及尺寸较大的夹杂物对焊缝是有害的,但是在一定的使用条件下,以及当夹杂的数量和尺寸在一定的范围内时,夹杂的存在会在一定程度上提高焊缝的性能,当然这是在严格的控制下才能达到的效果。有些研究发现焊缝中含有适量的针状铁素体(简称AF)不仅能提高其强度,而且能显著提高其低温冲击韧度[21],因AF板条之间为高角度晶界[22],AF中有许多位错,位错密度较高,微裂纹解理跨越AF需要很高的能量去破坏位错。有关研究发现[23],药芯焊丝中含有的Ti、Mn、Si、Al和Cu合金元素,在焊接过程中形成的氧、硫复合物在一定程度上会诱导AF形核、长大,这些夹杂物的形态一般为球形。一般情况下碱性药芯焊丝焊缝中夹杂物的尺寸比酸性药芯焊丝要小一半,并且夹杂物表面有较高的表面能,所以夹杂物的表面附近能量较高,两者共同作用诱导焊缝中AF形核、长大。

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