【文章內(nèi)容簡介】 透、余高過大等缺陷。選擇送絲速度常常滿足下式：Vs=(～)Vh式中Vs——送絲速度，cm/min；Vh——焊接速度，cm/min。由于Vh=25cm/min，Vs=(25～)cm/min(8)電流衰減時間tsh在焊接結(jié)束時，當(dāng)電流值仍然很高時焊縫尾部常會有弧坑形成，這就需要在焊接收尾時使電流逐步減小。電機設(shè)備上的電流衰減裝置可以滿足對特定電流減小速率的要求，這就延長了氣體對熔池的保護(hù)效果，這能有效的使熔融金屬及時填充弧坑縮孔，因而對避免弧坑缺陷有較好作用。目前對電流衰減裝置的要求是它的電流值能夠衰減到5A以下，對于厚度較小的材料則要求其電流值能衰減到更小。為防止電流衰減速率過大電流衰減時間應(yīng)大于3s。 此外，焊接時還應(yīng)該根據(jù)實際的工藝要求和電流大小選擇恰當(dāng)?shù)碾娏魉p時間參數(shù)。(9)噴嘴與焊件間距離和鎢極伸出長度：噴嘴到焊件的距離代表著氬氣到焊件的距離，數(shù)值越大保護(hù)效果越差；距離越近保護(hù)效果越好，但是距離過短會影響操作實驗，一般情況下噴嘴到焊件的距離采用2～12mm。通常鎢極端部應(yīng)突出噴嘴以外以防鎢極電弧燒壞噴嘴，鎢極端頭到噴嘴端面的距離為鎢極伸出長度。噴嘴與工件間距離越近即伸出長度越小保護(hù)效果好，但距離過近會妨礙操作者觀察。在對接焊縫焊接時，鎢極伸出長度通常3～4mm較好。因為焊接還需要填充焊絲,取噴嘴到焊件的距離約為8mm,鎢極伸出長度約3mm.。 OTC焊機 主要焊接參數(shù)焊接電流(A)鎢極直徑(mm)電弧長度(mm)焊接速度(cm/min)氬氣流量(L/min)120～13025～噴嘴直徑(mm)噴嘴到工件距離(mm)鎢極伸出長度(mm)送絲速度(cm/min)電壓（V）4～8325～15177。1（1）試樣準(zhǔn)備，為防止切割時產(chǎn)生大量的熱量而影響焊接材料的晶粒組織，同時為了兼顧得到的試樣具有規(guī)則的外形便于下一步的打磨拋光，切割步驟采用線切割，利用線切割脈沖放電產(chǎn)生的整齊外形和熱影響范圍極小的特點切割制備試樣。試樣應(yīng)包含母材基體、焊接熱影響區(qū)、熔合區(qū)及焊縫等需要觀察的區(qū)域，對焊接接頭試樣來說，應(yīng)沿著焊縫橫向切割，是切割面較好的展現(xiàn)出基體、焊接熱影響區(qū)、熔合區(qū)及焊縫等。 線切割后試樣（2）試樣打磨拋光觀察試樣顯微組織前首先要對觀察面打磨拋光，確保觀察面為一個平面，不能有顯眼的劃痕坑洞。首先用較大顆粒砂紙打磨，使用180砂紙將表面油污凹痕坑洞磨除，打磨時朝一個方向滑動，等到表面污漬和凹痕都被去除，并且有金屬光亮的表面能顯示出朝一個方向的劃痕時，換一個與此方向垂直的方向繼續(xù)打磨，直到這個方向的劃痕被垂直方向打磨出的劃痕全部覆蓋，并且新劃痕均一的按照新的方向排布，這時候換用320砂紙繼續(xù)重復(fù)以上操作。當(dāng)這兩個大顆粒砂紙完成后，檢查表面為一個平面，且沒有污漬銹跡和較深的凹坑，顯現(xiàn)出較為光亮的色澤，劃痕均一整齊，然后換用金相砂紙。金相砂紙打磨的目的是去掉大顆粒砂紙打磨出現(xiàn)的劃痕，并使待觀察面出現(xiàn)較為光亮的鏡面效果。使用400金相砂紙沿著與現(xiàn)有劃痕垂直的方向打磨，打磨用力均勻，使用較大施加力會造成砂紙表面砂粒脫落進(jìn)而在大的施加力的作用下劃傷表面，并對后續(xù)打磨造成困難。與上述一樣，朝一個方向打磨，當(dāng)新劃痕全部覆蓋原劃痕后，垂直調(diào)換方向繼續(xù)打磨。當(dāng)每號砂紙打磨兩個方向后更換砂紙，依次使用500、600之至800金相砂紙。應(yīng)注意到的是，當(dāng)使用800砂紙前，應(yīng)細(xì)心清理砂紙以及試樣表面，保證表面不能夾帶沙粒，即使小顆粒也可能對表面造成很深的劃痕，在用800砂紙打磨中也應(yīng)該邊打磨邊清理表面沙粒雜質(zhì)。800. 800砂紙打磨后試樣表面當(dāng)試樣表面沒有較大劃痕且表面呈現(xiàn)光滑的鏡面效果時，使用拋光機對試樣表面進(jìn)行拋光。試驗中使用PG1型金相試樣拋光機并添加氧化鋁粉拋光溶液對試樣進(jìn)行拋光，以去除掉試樣表面800砂紙產(chǎn)生的細(xì)微劃痕，之后使用MP2B型磨拋機并添加清水再次對試樣表面拋磨。需要注意的是，①在磨拋過程中，施加力大小應(yīng)適當(dāng)略輕，因為較大的用力會造成拋光布和拋光粉對試樣表面的損傷，最明顯的就是試樣表面出現(xiàn)麻坑，影響光學(xué)顯微鏡下的觀察視野；②拋磨時間應(yīng)當(dāng)適中，過長的拋磨時間同樣會對試樣表面造成傷害，可能會在表面產(chǎn)生黑色的類似氧化物的物質(zhì)。、. MP2B型磨拋機 PG1型金相試樣拋光機 （3）試樣腐蝕純金屬及單相合金的腐蝕是一個化學(xué)溶解的過程。由于晶界上原子排列不規(guī)則，具有較高自由能，所以晶界易受腐蝕而呈凹溝，使組織顯示出來，在顯微鏡下可以看到被腐蝕過的呈黑邊的晶粒外貌。晶體中晶粒的位向是不同的，腐蝕較嚴(yán)重時不同位相的晶面溶解程度不同，腐蝕后的各晶粒表面呈現(xiàn)不同的平面，由不同平面的晶粒表面反射進(jìn)入物鏡的光線不同，就可以看到明暗程度不同的晶粒。兩相合金的腐蝕不同于單相。兩個組成相往往具有不同的電極電位，在腐蝕液中會形成極多局部微小的原電池模型。其中充當(dāng)電池的陽極的一相會在放電中逐步溶解進(jìn)腐蝕液，因而顯微鏡下表面變暗，充當(dāng)陰極的一相表面維持不變，因而顯微鏡下成亮面。所以可以通過觀察顯微金相確定兩相合金組織組成。多相合金的腐蝕和兩相合金腐蝕原理相類似。在金屬腐蝕時，選擇合適的腐蝕劑是很重要的，合適的腐蝕劑和合適的腐蝕時間是得到明顯的顯微組織的前提。試樣材料屬于為低合金鋼高強鋼，使用腐蝕液：硝酸4mL，乙醇100mL。實驗時間：3s～5s。腐蝕前用乙醇清洗干凈表面，腐蝕后應(yīng)盡量立即進(jìn)行組織觀察，因為過長時間的放置會導(dǎo)致試樣表面的銹蝕，使組織不易觀察。（4）試樣觀察使用光學(xué)顯微鏡觀察試樣表面的組織形態(tài)，組織分布及不同位置晶粒大小。根據(jù)腐蝕后的試樣表面晶內(nèi)結(jié)構(gòu)與晶界不同面或試樣不同組成相被腐蝕后不同面的特點，當(dāng)在垂直光線照射下，反射進(jìn)入物鏡的光線會有不同，依次來看到明暗不同的晶粒。分別從50倍數(shù)大小的物鏡觀察不同位置，這時光路中總體放大倍數(shù)為100倍、200倍、500倍。首先將視野對準(zhǔn)母材，使用10大小物鏡，調(diào)整粗準(zhǔn)焦螺旋和細(xì)準(zhǔn)焦螺旋得到清晰明亮的視野，再在水平面上前后左右尋找組織特征明顯、污點劃痕最少的區(qū)域，找到清晰組織照片后標(biāo)記保存。接著依次換用50大小物鏡在視野內(nèi)尋找合適區(qū)域，拍照并標(biāo)記保存下來。然后更換觀察部位，分別將視野對準(zhǔn)焊接熱影響區(qū)和母材交界處、熱影響區(qū)、熱影響區(qū)和焊縫交界處、焊縫區(qū)，依次找到合適區(qū)域，拍照并記錄保存。拍照時應(yīng)該在用同一倍數(shù)物鏡觀察的同一部位處找到多張合適要求的照片，以供后續(xù)分析選擇。 光學(xué)顯微鏡（1）硬度測量原理[17]硬度用來表示材料軟硬程度。被測材料的微觀結(jié)構(gòu)如晶粒狀態(tài)、分子構(gòu)成、原子鍵及院子結(jié)合力結(jié)合力以及宏觀的力學(xué)性能如彈性模量和強度極限對硬度值的大小有著很重要的關(guān)聯(lián),此外，不同的計量方法和計量時不同的外部條件也對硬度值得大小有關(guān)。在實際測量中，經(jīng)常使用的測量硬度值大小的的方法是布氏硬度試驗法、洛氏硬度試驗法和維氏硬度試驗法。其中的維氏硬度可以按照試驗力的大小，分為維氏硬度試驗、小負(fù)荷維氏硬度試驗、顯微維氏硬度試驗。顯微維氏硬度是維氏硬度的一種，顯微維氏試驗時施加的試驗力最小。 維氏硬度的測量原理是將金剛石壓頭以合適的施加力壓入試樣表面，壓頭形狀為相對夾角136176。的正四棱錐體，在一定的保壓時間后，去除施加力，因為壓頭的特殊形狀，壓痕的平面形狀為帶有對角線的矩形，通過測量并計算矩形兩對角線平均長度，對照顯微維氏硬度表得到顯微維氏硬度。 測量維氏硬度的示意圖將維氏硬度值HV定義為施加力除以壓痕表面積。按下式計算：HV=2Fsin136176。2d2=式中HV——維氏硬度值；F——施加力,kgf；d——壓痕兩對角線d1和d2的算術(shù)平均值,mm。當(dāng)試驗力的單位用牛頓（N）表示時HV=2Fsin136176。2d2=（2）維氏硬度測量的優(yōu)點在維氏硬度試驗中，維氏硬度計的壓頭為相對夾角136176。的正四棱錐體金剛石，這就使在解壓后得到的壓痕形狀總為帶對角線的矩形，基本上不存在壓痕變形，這樣一來，不管施加的試驗力大小值如何，它對對測得的硬度值沒有影響。此外，能得到較為清晰的壓痕，這就保證了壓痕對角線的測量精度，從而保證了不是硬度值的測量精度。維氏硬度試驗壓痕對角線長度大于壓痕深度，在測量壓痕對角線時誤差因素較少，這又保證了維氏硬度值更穩(wěn)定、更精確。（3）實驗條件[GB/]1）試樣表面要求光滑、整潔，試驗面粗糙度須保證能夠清晰精確的觀測壓痕對角線。2）試驗一般應(yīng)該在10～35℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。3）≤F。4）顯微維氏硬度試驗施加試驗力時間為2～10s。顯微維氏硬度試驗試驗力保持時間為10～15s。5）對鋼材來說。（1）實驗材料使用上一環(huán)節(jié)觀測金相組織的試樣。保證實驗前試樣表面光滑，干凈。如果表面氧化生銹，使用800號金相砂紙打磨表層雜質(zhì)銹跡等。（2）實驗設(shè)備使用HX1000TM型顯微維氏硬度計,。 HX1000TM型顯微維氏硬度計儀器能調(diào)節(jié)加載試驗力的大小，壓頭下降速度，試驗力的保持時間等，它擁有不同放大倍數(shù)的物鏡，用以觀察不同加載力產(chǎn)生的壓痕。（3）實驗過程1）實驗前清潔試樣表面，設(shè)置硬度計加載的試驗力F：（100gf），試驗力保持時間10s。2）將試樣放置在載物臺，調(diào)整試樣在視野中央，調(diào)整物鏡和試樣的合適距離，按下start按鍵打點，朝一個方向遠(yuǎn)離中心打點取樣，旋轉(zhuǎn)螺旋手柄。3）等到壓頭保壓結(jié)束物鏡旋轉(zhuǎn)至視野中的壓痕附近時，略微調(diào)整物鏡與壓痕距離至能看清壓痕對角線，調(diào)整目鏡內(nèi)平行刻線間距離，使之正好位于一條對角線的兩端，讀取目鏡內(nèi)刻線距離讀數(shù)和調(diào)整刻線的旋轉(zhuǎn)手柄外圈讀數(shù)得到對角線長度。4）按照上述步驟得到另一條對角線長度數(shù)值，求得兩個長度數(shù)值的平均數(shù)，在對應(yīng)加載試驗力的顯微維氏硬度對照表中查到平均長度值對應(yīng)的維氏硬度值，將此值作為該樣點的維氏硬度值。5）按上邊步驟依次得到20個樣點，編號記錄。6）整理得到的數(shù)據(jù)，繪制得到試樣不同區(qū)域的硬度值曲線。7）分析各區(qū)域硬度值差別的原因，結(jié)合組織結(jié)構(gòu)觀察結(jié)果分析結(jié)構(gòu)與硬度值的關(guān)系。本章主要介紹本課題所做的實驗流程，包括得到焊接接頭、觀察金相組織、測量各個部位硬度值，與此同時分別介紹了焊接工藝的確定和焊接參數(shù)選擇、常見金相組織及金相組織的制備、硬度測量的原理及測量過程等。第3章 實驗分析。 （a） （b）（a）200 （b）500耐磨鋼的熱處理最終目的是要得到高強度高耐磨性的馬氏體組織，故要選擇的熱處理工藝為淬火＋低溫回火，采用低溫回火(低溫回火溫度150～250℃，實驗證明250℃回火溫度對得到理想組織最佳[18])，回火組織主要為回火馬氏體。和淬火馬氏體相比，回火馬氏體既保持了鋼的高硬度、高強度和良好的耐磨性，又適當(dāng)提高了韌性。200℃回火后，馬氏體板條束變短，隨著回火溫度的升高，馬氏體逐漸分解，板條結(jié)構(gòu)不再明顯，晶界變得模糊，相鄰馬氏體板條合并的現(xiàn)象明顯，強度沖擊和硬度呈逐漸降低趨勢[19]，當(dāng)形成奧氏體晶粒極為細(xì)小時候,鋼淬火并低溫回火可能得到隱晶馬氏體和均勻細(xì)小的粒狀碳化物組織，具有很高的硬度和耐磨性[20]。，也可能含有隱晶馬氏體組織,在馬氏體組織上分布著碳化物顆粒等，可能在個別區(qū)域分布零星的黑色針狀貝氏體和粒狀貝氏體組織?；鼗瘃R氏體在具有相對較高的硬度、強度的同時，又適當(dāng)擁有一定的韌性，因此回火馬氏體具有較高的耐磨性能。馬氏體組織上分布的碳化物等相在物料磨損時作為硬質(zhì)相顆粒可以顯著增強基體的耐磨性能。下貝氏體中鐵素體針細(xì)小而均勻分布，位錯密度很高，而且韌性也很好，具有較好的綜合性能，這也增加了基體的韌性，對材料的耐磨性有較大貢獻(xiàn)。滲碳體具有較高硬度，但是它的塑性很差，伸長率接近于零，它對耐磨性能的貢獻(xiàn)不明顯。 低碳鋼低合金鋼焊接接頭熱影響區(qū)包括過熱區(qū)（粗晶區(qū)）、完全相變區(qū)（相變重結(jié)晶區(qū)、正火區(qū)、細(xì)晶區(qū)）、不完全相變區(qū)（不完全重結(jié)晶區(qū)）、回火區(qū)。分析可知圖中熱影響區(qū)的過熱區(qū)組織應(yīng)該為粗大的馬氏體晶粒和鐵素體組織；完全相變區(qū)應(yīng)該為細(xì)小的馬氏體組織，并分布少量的先共析鐵素體；不完全相變區(qū)組織包括鐵素體馬氏體組織以及粒狀貝氏體（在鐵素體基體上分布有粒狀或塊狀的高碳馬氏體與殘余奧氏體的混合物），回火區(qū)組織較為均一并和母材差別不大。NM360屬于低合金鋼，但它具有較大的淬硬傾向，故焊后將得到淬硬組織（馬氏體），在過熱區(qū)，由于晶粒嚴(yán)重長大，故得到粗大的馬氏體晶粒，而在相當(dāng)于正火區(qū)的相變重結(jié)晶區(qū)則得到細(xì)小的馬氏體組織，不完全重結(jié)晶區(qū)在熱循環(huán)中的加熱溫度范圍是AC1～AC3，快速加熱條件下，鐵素體很少溶入奧氏體，而珠光體、貝氏體等轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，在隨后的快冷中，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，原鐵素體保持不變，并有不同程度的長大，最終形成鐵素體馬氏體組織，當(dāng)冷速較小時，還可能形成貝氏體。馬氏體使這個區(qū)域硬度很高，但塑性韌性較差，在整個焊接接頭部位，粗晶馬氏體和細(xì)晶組織的存在會使熱影響區(qū)具有非常高硬度，但熱影響區(qū)顯微組織差別較大，它們的性能也有所差異，這就使得熱影響區(qū)的力學(xué)性能總體較差，因此熱影響區(qū)是焊接接頭的最脆弱的部位。 （a） （b）（a）200 （b）500，其中白色為先共析鐵素體，中間夾雜少量黑色顆粒珠光體組織。焊縫金屬是由占大部分的是焊絲熔敷金屬和少部分的母材熔敷金屬組成，因為選用的GHS70焊絲金屬強度略低于母材，淬硬性低于母材，因此焊縫金屬淬硬性較小，得到焊縫組織為鐵素體和珠光體而不是馬氏體淬硬組織。鐵素體有較好的塑性，組織中一定量的鐵素體分布會使組織擁有一定的韌性，但整體看來說，焊縫區(qū)的硬度應(yīng)該不會很高。 （a） （b） 基體和熱影響區(qū)交界（a）200 （b）500在熱影響區(qū)與焊縫交界處分別得到100倍、。 （a）