【導(dǎo)讀】擴大和補充知識，使認(rèn)識提高到一個新的水平。通過畢業(yè)設(shè)計的實踐，培養(yǎng)調(diào)查研究的習(xí)慣和工作能力，以實驗分析過程和畢業(yè)論文表達設(shè)計的思想和結(jié)果。通過畢業(yè)設(shè)計，不但要提高解決具體問題的獨立工作。能力，而且應(yīng)建立正確的設(shè)計和科研思想，加強思想性，牢固樹立實事求是和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度。要求每個學(xué)生根據(jù)給定的畢業(yè)設(shè)計題目獨立完成焊材制備，焊接材料、方法及設(shè)備的選擇，焊接操作，論文一份，畢業(yè)設(shè)計完成后進行答辯。了解焊接結(jié)構(gòu)制造的經(jīng)驗，進行畢業(yè)設(shè)計可行性分析和論證，最后確定總體方案，并編制技術(shù)路線圖。明確所用金屬材料的分類及應(yīng)用。各種裂紋、脆化及軟化產(chǎn)生的可能性，種類的焊接設(shè)備可采用不同型號進行試焊，對焊縫成形的結(jié)果進行比較以確定最佳的焊接設(shè)備。應(yīng)闡述整個畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容，要突出重點和特色，圖文并茂，文字通暢。實驗試樣要符合相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)。[2]英若采.熔焊原理及金屬材料焊接.北京：機械工業(yè)出版社，

　　

【正文】 5) 砂紙的 砂粒變鈍磨削作用明顯下降時，不宜繼續(xù)使用，否則砂粒在金屬表面產(chǎn)生的滾壓會增加表面變形 。 6) 磨制銅、鋁及其合金等軟材料時，用力更要輕，可同時在砂紙上滴些煤 21 油，以防脫落砂粒嵌入金屬表面 。 ⑵ 機械磨 目前普遍使用的機械磨設(shè)備是預(yù)磨機。電動機帶鋪著水砂紙的圓盤轉(zhuǎn)動，磨制時，將試樣沿盤的徑向來回移動， 用力要均勻，邊磨邊用水沖。水流既起到冷卻試樣的作用，又可以借助離心力將脫落砂粒、磨屑等不斷地沖到轉(zhuǎn)盤邊緣。機械磨的磨削速度比手工磨制快得多，但平 整度不夠好，表面變形層也比較嚴(yán)重。因此要求較高的或材質(zhì)較軟的試樣應(yīng)該采用手工磨制。 4． 拋光 拋光的目的是去除細磨后遺留在磨面上的細微磨痕，得到光亮無痕的鏡面。拋光的方法有機械拋光、電解拋光和化學(xué)拋光三種，其中最常用的是機械拋光。機械拋光在拋光機上進行，將拋光織物 (粗拋常用帆布，精拋常用毛呢 )用水浸濕、鋪平、繃緊并固定在拋光盤上。啟動開關(guān)使拋光盤逆時針轉(zhuǎn)動，將適量的拋光液(氧化鋁、氧化鉻或氧化鐵拋光粉加水的懸浮液 )滴灑在盤上即可進行拋光，拋光時應(yīng)注意： 1) 試樣沿盤的 往返緩慢移動，同時逆拋光盤轉(zhuǎn)向自轉(zhuǎn)，待拋光 快結(jié)束時作短時定位輕拋 ； 2) 在拋光過程中，要經(jīng)常滴加適量的拋光液或清水，以保持拋光盤的濕度，如發(fā)現(xiàn)拋光盤過臟或帶有粗大顆粒時，必須將其沖刷干凈后再繼續(xù)使用 ； 3） 拋光時間應(yīng)盡量縮短，不可過長，為滿足這一要求可分粗拋和精拋兩步進行 ； 4) 拋有色金屬 (如銅、鋁及其合金等 )時，最好在拋光盤上涂少許肥皂或滴加適量的肥皂水 ； 機械拋光與細磨本質(zhì)上都是借助磨料尖角銳利的刃部，切去試樣表面隆起的部分。拋光時，拋光織物纖維帶動稀疏分布的極微細的磨料顆粒產(chǎn)生磨削作用，將試樣拋光。 目前，人造金剛石研磨膏 (最常用的有 W15 W25 五種規(guī)格的溶水性研磨膏 )代替拋光液，正得到日益廣泛的應(yīng)用。用極少的研磨膏均勻涂在拋光織物上進行拋光 ， 拋光速度快，質(zhì)量也好。 5． 浸蝕 22 拋光后的試樣在金相顯微鏡下觀察，只能看到光亮的磨面，如果有劃痕、水跡或材料中 的非金屬夾雜物、石墨以及裂紋等也可以看出來，但是要分析金相 , 組織還必須進行浸蝕。浸蝕的方法有多種，最常用的是化學(xué)浸蝕法，利用浸蝕劑對試樣的化學(xué)溶解和電化學(xué)浸 蝕作用將組織顯露出來。純金屬 (或單相均勻固溶體 )的浸蝕基本上為化學(xué)溶解過程。位于晶界處的原子和晶粒內(nèi)部原子 相比，自由能較高，穩(wěn)定性較差，故易受浸蝕形成凹溝。晶粒內(nèi)部被浸蝕程度較輕，大體上仍保持原拋光平面。在明場下觀察，可以看到一個個晶粒被晶界 (黑色網(wǎng)絡(luò) )隔開。如圖 119b 所示。如浸蝕較深，還可以發(fā)現(xiàn)各個晶粒明暗程度不同的現(xiàn)象，如圖 119d 所示。這是因為每個晶粒原子排列的位向不同，浸蝕后，以最密排面為主的外露面與原拋光面之間傾斜程度不同的緣故 。 兩相合金的浸蝕與單相合金不同，它主要是一個電化學(xué)浸沒過程，在相同的浸蝕條件下，具有較高負(fù)電位的相 (微電池陽極 )被迅速溶解凹陷下去；具有較高正電位的相 (微電池陰極 )在正 常電化學(xué)作用下不被浸蝕，保持原有的光滑平面。結(jié)果產(chǎn)生了兩相之間的高度差。多相合金的浸蝕，同樣也是一個電化學(xué)溶解過程，原理與兩相合金相同。但多相合金的組成相比較復(fù)雜，用一種浸蝕劑來顯示多種相是難以作到的，只有采用選擇浸蝕法及薄膜浸蝕法等專門方法才行。 化學(xué)浸蝕的方法雖然很簡單，但是只有認(rèn)真對待才能制備出高質(zhì)量的試樣。將拋光后的試樣用水沖洗同時用脫脂棉擦凈磨面，然后用濾紙吸去磨面上過多的水，吹干后用顯微鏡檢查磨面上是否有道痕、水跡等。同時證明未經(jīng)過浸蝕的試樣是無法分析組織的。經(jīng)檢查后合格的試樣可以放在浸蝕劑中， 拋光面朝上，不斷觀察表面顏色的變化。這是浸蝕法。也可以用沾有浸蝕劑的棉花輕輕擦拭拋光面，觀察表面顏色的變化。此為擦蝕法。待試樣表面被浸蝕得略顯灰暗時即刻取出，用流動水沖洗后在浸蝕面上滴些酒精，再用濾紙吸去過多的水和酒精，迅速用吹風(fēng)機吹干，完成整個制備試樣的 過程 [8]。 6． 金相照片的拍制 拍制金相照片時，將磨制好的試樣輕放在顯微鏡物鏡上，調(diào)整顯微鏡直到能清晰觀察到試樣顯微組織時為止，最后對其進行拍照。 最后拍制的金相照片 下面的圖像 焊接接頭的微觀形貌。在顯微鏡下可以清楚地看到焊縫組織呈 23 現(xiàn)鑄造組織形態(tài) ,有明顯的外延生長特性 ,焊縫中部的晶粒方向幾乎是平行的。焊縫晶粒始于母材晶粒 ,止于焊縫中心。晶粒沿原晶粒方向生長 ,在向焊縫中心生長的過程中生長方向趨于垂直焊縫的上下表面 ,焊縫靠近母材處顯微組織為等軸樹枝晶，晶粒細小，次外層為柱狀晶，中心為等軸樹枝晶。隨著焊接線能量的增加 ,熱量輸入增加 ,溫度升高 ,散熱速度慢 ,柱狀晶和枝晶變粗。焊縫金相組織為奧氏體 +沿柱狀晶和枝晶晶界分布的鐵素體。 可以看到此處焊縫組織由于熱輸入量大，焊縫柱狀樹枝晶組織粗大，使柱狀晶各向異性明顯，同時結(jié)晶時的成分偏析 使柱狀樹枝晶晶界區(qū)成分不均勻，這將導(dǎo)致焊縫中心產(chǎn)生熱裂紋的危險提高，規(guī)范焊接電流時的焊縫柱狀晶相比，后者柱狀晶粒相對較細小，并且各向異性不太明顯，使最后結(jié)晶時偏析區(qū)域有所改善，降低了產(chǎn)生熱裂紋的傾向。，大線能量時由于冷卻速度下降，使焊縫 HAZ區(qū)粗晶區(qū)長大傾向明顯，于是出現(xiàn)了較大的粗晶組織，使 HAZ 區(qū)性能明顯降低，增加了此區(qū)域的危險性，后者由于熱輸入量相對小， HAZ 區(qū)粗晶傾向小并且晶粒大小類似于母材，此處性能較好。同時，由于大線能量時在 450℃ 850℃敏化區(qū)停留時間延長，敏化傾向增加，更易形成貧鉻層。當(dāng)使用 小線能量時，由于冷卻速度下降較快，使 HAZ 區(qū)元素成分及組織明顯不均勻，偏析嚴(yán)重，此處力學(xué)性能下降，結(jié)合強度較小。同時產(chǎn)生脆性組織傾向增大容易造成脆斷，且偏析區(qū)成分不均勻更易腐蝕。 a b 24 c d e f g h 金相組織分析 在焊接接頭中，情況有所不同。奧氏體不銹鋼的焊接接頭，通?？煞譃橐韵? 25 幾個區(qū)域： 焊縫金屬 主要為柱狀樹枝晶，是單相奧氏體組織還是雙相組織，將取決于母材和填充金屬的化學(xué)成分。 過熱區(qū) 加熱超過 1200 的近縫區(qū)，晶粒有明顯的長大。 敏化區(qū) 加熱 峰值溫度在 600— 1000 的區(qū)域，組織無明顯變化。對開不含穩(wěn)定化元素的 18— 8 鋼，可能出現(xiàn)晶界碳化鉻的析出。產(chǎn)生貧鉻層，有晶問腐蝕傾向。 母材金屬 對于含穩(wěn)定化元素的 18— 8 鋼，如 1Cr18Ni9Ti 鋼，峰值溫度超過1200 的過熱 區(qū)發(fā)生 TiC 分解量愈大，從而使 穩(wěn)定化作用大為減弱，甚至完全消失。在隨 后的冷卻過程中，由于碳原子的體積很小，擴散能力比鈦原子強，碳原子趨于向奧氏體晶界擴散遷移，而鈦原子則來不及擴散仍保留在奧氏體點陣節(jié)點上。因此，碳原子析集于晶界附近成為過飽和狀態(tài)。 當(dāng)上述過熱區(qū)再次受到 600— 800 中溫敏化加熱或長期 工作在上述溫度范圍時，碳原子優(yōu)先以很快的速度向晶界擴散。此時，鉻原子的擴散速度雖比碳原子慢，但比鈦原子快，且濃度也遠比鈦高，因而易于在晶界附近形成鉻的碳化物(FeCr)23C6。溫度愈高， TiC 分解后合金元素碳和鉻的固溶量愈多，碳化物析出量愈大。上述碳化物的鉻、碳含量很高，但晶粒內(nèi)部鉻的擴散速度比碳的擴散速度慢，所以在形成鉻的碳化物時，富 集在晶界的碳，與晶粒表層的鉻結(jié)合以后，晶粒中的鉻不能及時均勻化，致使靠近晶界的晶粒表面一個薄層嚴(yán)重 缺鉻，鉻的濃度低于臨界值 12%Cr。此時，奧 氏體晶粒內(nèi)和晶界碳化物由于含 鉻量高而帶正電位，而貧鉻層由于含鉻量低于 12%而帶我，負(fù)電位。如果將這種具備電化學(xué) 腐蝕條件的焊接接頭放入腐蝕介質(zhì)中，帶負(fù)電位的貧鉻層就會成為被消耗的陽極而遭受腐蝕。 這樣，由于“高溫過熱”和“中溫敏化”這兩個依次進行的熱作用過程，造成了含穩(wěn)定化元素的 188 鋼特殊的晶間腐蝕，這種腐蝕只發(fā)生在緊靠焊縫的過熱區(qū) 3— 5 個晶粒范圍，在工件表面上較寬，向接頭內(nèi)部逐漸變窄，呈刀形，故又稱“刀蝕”。 預(yù)防措施： ①采用超低碳不銹鋼，含碳量希望小于 %。 26 ②在工藝上，盡量減小近縫區(qū) 過熱，特別要避免在焊接過程中就產(chǎn)生“中溫敏化”的加熱效果。 由此可見，“高溫過熱”和“中溫敏化”是產(chǎn)生刀蝕的必要條件。對于焊接接頭，“高溫過熱”這一條件是由焊接熱作用過程自然形成的，因此只需要進行一次“中溫敏化”處理，就可根據(jù) GB122375 標(biāo)準(zhǔn)進行晶間腐蝕試驗。 27 結(jié)論 本文通過對奧氏體不銹鋼的焊接，這種鋼的焊接性能是很好的，這種不銹鋼無論在鋼行業(yè)還是化工設(shè)備行業(yè)都是越來越多的被大家使用。這種不銹鋼以及同類的奧氏體不銹鋼將是以后研究開發(fā)的重點 方向。特別在化工設(shè)備行業(yè)中的探冷業(yè)，奧氏體不銹鋼的發(fā)展將直接影響設(shè)備的質(zhì)量。 這種不銹鋼具有良好的低溫和高溫性能，焊接性比較好，但是這種鋼的晶界腐蝕比較嚴(yán)重，所以解決晶界腐蝕已經(jīng)成為現(xiàn)在研究的一個方向。 從金相組織上來看，奧氏體型不銹鋼是相對穩(wěn)定的，其中碳化物的析出與其耐蝕性能、高溫強度以及韌性等主要性能密切相關(guān)。在通常作為固溶熱處理溫度1000℃附近，碳的固溶量可達到最高，但當(dāng)溫度低于 800℃時固溶量急劇下降而產(chǎn)生碳化物。所以進行固溶化處理或焊接后如果冷卻速度過慢，在晶界上會產(chǎn)生碳化物，成為晶間腐蝕的原因 。鋼中的碳有活性隨鎳含量的增加而增加，隨鉻含量的增加而減少。也就是說鎳的增加使碳的固溶量減少，鉻的增加使碳的固溶量增加。另外在晶界還析出鉻碳化物，合金添加元素有時也生成相應(yīng)的碳化物。 28 致謝 通過這一階段的努力，我的畢業(yè)論文《奧氏體不銹鋼的焊接》終于完成了，這意味著大學(xué)生活即將結(jié)束。在大學(xué)階段，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺，這除了自身的努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵是分不開的。 在本論文的寫作過程中，我的指導(dǎo)老師翟愛霞傾注了大量的心血，從選題到開題報告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指 出每稿中的具體問題，嚴(yán)格把關(guān)，循循善誘，在此我表示衷心感謝。同時我還要感謝在我學(xué)習(xí)期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān)心我的同學(xué)和朋友。同時也感謝我的所有老師三年來對我學(xué)習(xí)、生活得關(guān)心和幫助。 最后，向我的父親母親致謝，感謝他們對我的養(yǎng)育之恩。 29 參考文獻 [1]《不銹鋼的焊接》丁啟湛、丁成鋼、史春園編 .[M].北京 :機械工業(yè)出版社 [2]《合金結(jié)構(gòu)鋼及不銹鋼的焊接》李亞江等編著 .[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021年 11月 [3]《 金屬材料焊接工藝》李榮雪主編 .[M].機械工業(yè)出版社， 2021年 1月 [4]《 金屬材料學(xué) 》 伍玉嬌 主編 .[M]. 北京：北京大學(xué)出版社， 2021年 8月 [5]《 .熔焊原理及金屬材料焊接 》 英若采 主編 .[M].北京：機械工業(yè)出版社， 2021 年 5 月 [6]《 焊接工藝設(shè)計與實例分析 》 陳裕川 主編 .[M]北京： 機械工業(yè)出版社， 2021 年 2 月 [7]《焊接方法與設(shè)備》雷世明主編 .[M].北京：機械工業(yè)出版社， 2021年 2月 [8]《 金相分析技術(shù)實驗教程 》吳興文主編 .[M].武漢： .武漢理工大學(xué)出版社， 2021 年 8 月 30 英文文獻 Weld robot application present condition First, I explain the background robots, robot technology development. It should be said it is a mon scientific and technological development of a prehensive results, for the socioeconomic development of a significant impact on a science and technology. It attributed the development of all countries in the Second World War to strengthen the economic input on strengthening the country39。s economic development. But they also dem