【正文】 。但氬弧焊成本高；而且氬氣電離勢高，引弧困難；氬弧焊產(chǎn)生紫外線強(qiáng)度高于手工焊條電弧焊5—30倍；鎢極有一定放射性，對焊工也有一定的危害，目前推廣使用的鈰鎢極對焊工的危害較小。具體焊接參數(shù)如下表焊絲直徑/mm焊接電流/A焊接電壓/V焊絲伸出長度/mm焊接速度/cmmin1氣體流量/Lmin1電源極性H08Mn2SiA1. 270/110/15023~ 3812 ~ 1525~ 3520~25直流反接42CrMo1. 270/110/15023~ 3812 ~ 1525~ 3520~25直流反接根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，對焊接質(zhì)量進(jìn)行分析，因此選用不同的焊接電流對其進(jìn)行分析。層間溫度150℃~200℃。 焊接前的準(zhǔn)備（1）母材的清理：焊接前要用砂輪機(jī)講母材缺口清理干凈，防止焊不透對于實(shí)驗(yàn)?zāi)覆膭t需要通過砂輪機(jī)開出坡口，以便于焊接順利。（2）應(yīng)將焊接坡口、焊件和焊絲用丙酮輕易干凈，防止油污。露出金屬光澤方可使用，在坡口兩側(cè)至少　20mm　以內(nèi)清理出金屬光澤并不許有油污。（3）對于焊接坡口較深時(shí)可以采用多層焊接，焊接注意防止未焊透現(xiàn)象出現(xiàn)。（4）在焊前要對母材和焊材進(jìn)行預(yù)熱，因?yàn)楹附硬牧现械乃?、焊件坡口處的鐵銹、以及環(huán)境濕度等都是焊縫中富氫的來源。（5）焊前應(yīng)檢查焊接設(shè)備、電路、氣路。電源是否正常，儀表是否正確。鎢極是否燒損，形狀是否合理等。另外注意在焊接應(yīng)保持通風(fēng)狀態(tài)。（6）保證焊件固定，必須穩(wěn)固。不允許有缺陷。不允許用重熔修補(bǔ)。 直流反接的特點(diǎn)直流電弧焊時(shí)，焊件接電焊機(jī)輸出端的負(fù)極，焊槍（焊鉗）接輸出端的正極的接線法，叫“反接法”也稱反極性。在于直流反極性的焊接中，電極是連接電焊機(jī)正極端，且工作物金屬接負(fù)極端。因此電子流從工作物流向電極棒；而在電極中產(chǎn)生高熱量，在工作物中產(chǎn)生低熱量；在相同的安培和電弧長度下，直流反極性電弧的電壓稍高直流正接電弧，因此直流反極性電弧具有較多的總能量。反極性直流電是三種電流型式中最少使用的，因?yàn)槠洚a(chǎn)生平坦的，寬的且滲透淺的焊道，以直流反極性焊接，需要高的技術(shù)，因?yàn)橐韵嗤偷暮附与娏髦敌枋褂么蟪叽绲碾姌O棒。故而通常不使用，反極性直流電流具有“最冷的”有效電弧，但是能提供從工作物表面移氧化物之優(yōu)越特性。在焊接過程中電弧燃燒比較穩(wěn)定,焊接飛濺小,噪音小。由于采用直流反接，焊后產(chǎn)生平坦的，寬的且滲透淺的焊道,焊縫較為光滑美觀。 焊后處理在焊接完畢后，由于采用H08Mn2SiA焊絲。不用進(jìn)行焊后熱處理，所以工件在焊接后自然冷卻。冷卻完畢后，采用打磨機(jī)對焊縫進(jìn)行打磨。對焊縫表面進(jìn)行觀察，宏觀檢查焊接接頭，沒有發(fā)現(xiàn)任何缺陷，熔合較好。 為了驗(yàn)證焊接接頭是否存在裂紋，對其進(jìn)行磁粉探傷。本次磁粉探傷所采用的是ZY1型磁軛探傷儀，磁粉采用干法黑磁粉。粒度為80～250目。系統(tǒng)靈敏度則根據(jù)《 檢測介質(zhì)》采用A115/50型試片校驗(yàn)，試驗(yàn)塊痕跡明顯。采用該探頭可以對各種角焊縫，大型工件的內(nèi)外角進(jìn)行局部探傷。觀察條件符合《GB50972005 無損檢測 滲透檢測和磁粉檢測觀察條件》。 通過檢測表明，在連桿的堆焊部位有磁痕的顯示，磁痕顯示都有比較明顯的共性：磁痕都是沿著焊縫的最外緣分布和未打磨的的焊縫形狀比較吻合，磁粉堆積松散，磁痕較淡。但是磁痕能很明顯的形成線條形狀，清楚地能表示出該部位進(jìn)行過焊接。有些磁痕比較明顯，磁粉聚集現(xiàn)象嚴(yán)重。觀察結(jié)果分析時(shí)判斷可能是裂紋的產(chǎn)生。 磁痕顯示較為松散 磁痕顯示清晰明顯 為了進(jìn)一步驗(yàn)證焊接后的是否存在裂紋等質(zhì)量問題，根據(jù)大量的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對其表面進(jìn)行滲透檢測。滲透檢測用于檢測焊接件的表面開口裂紋、奧氏體鋼和有色金屬，具有檢測速度快、操作簡便、缺陷顯示直觀且檢測靈敏度較高等特點(diǎn)。滲透檢測前應(yīng)用清洗劑清洗焊件表面或缺陷內(nèi)部的污物并吹干水分，涂滲透劑時(shí)一般采用刷涂法，局部檢測采用刷涂法或噴罐法。根據(jù)《JBT 》中的規(guī)定，滲透時(shí)間在5min左右能既能保證滲透劑滲入絕大部分缺陷中去。根據(jù)ZB/J04005標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對于焊接件，滲透時(shí)間至少5min；對焊接冷、熱裂紋和火口裂紋的跡痕顯示特征定義為略帶曲折的波浪狀或鋸齒狀的細(xì)紋。（1）在滲透檢測前，清理工件表面，用清洗劑將受檢表面洗凈，然后晾干。 （2）采用噴涂法將滲透劑施加于受檢表面，滲透劑潤濕全部受檢表面。保證足夠的滲透時(shí)間（15~30min）。 滲透劑噴灑情況 （3）用UPST乳化劑噴涂于焊縫表面。然后用清洗劑洗凈。并用干凈布擦干。（4）清洗后，在焊縫噴涂顯像劑，~，保持15~30min。（5）最后為了更加清楚地觀察的是否有缺陷，使用反差增強(qiáng)劑。它可以用于磁粉探傷提高判別能力，也可以作為滲透探傷顯像劑。最后進(jìn)行觀察。由于滲透探傷用于檢測焊接件表面的開口裂紋，對磁痕顯示的位置進(jìn)行驗(yàn)證。如果磁痕顯示的位置有表面裂紋缺陷，則在滲透檢測中應(yīng)該有所顯示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過滲透探傷的部位沒有出現(xiàn)任何證明是缺陷的明顯痕跡。根據(jù)焊接工藝的制定，得到了兩組焊縫。一是采用42CrMo焊絲，分別用70A,110A,150A電流焊接的三種焊縫，二是采用H08Mn2SiA焊絲，分別用70A,110A,150A電流焊接的三種焊縫。對于每種焊縫區(qū)域都進(jìn)行了磁粉探傷和滲透探傷驗(yàn)證。發(fā)現(xiàn)每種焊縫在磁粉探傷時(shí)都會(huì)出現(xiàn)磁痕，而滲透探傷都沒有任何缺陷的顯示。因此焊接工件表面也沒有裂紋，由此判定可能是焊縫內(nèi)部（近表面）出現(xiàn)的缺陷，也可能不是缺陷。只能將焊縫剖開，進(jìn)一步進(jìn)行金相組織觀察才能確定。為了驗(yàn)證焊縫區(qū)域近表面或者內(nèi)部是否存在裂紋，必須對焊縫區(qū)域進(jìn)行金相組織觀察，才能確定是否真正存在裂紋，從而導(dǎo)致磁痕的出現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)材料選擇焊縫區(qū)域金屬，根據(jù)焊縫的大小以及未來實(shí)驗(yàn)的需要，要求將焊縫及熱影響區(qū)都要截取下來。根據(jù)兩組焊縫寬度，選取最大的焊縫寬度為試樣寬度。試樣厚度則按照熱影響區(qū)的深淺來確定，取所【有焊縫中的最大尺寸為標(biāo)準(zhǔn)。因材在線切割機(jī)上加工20mm25mm5mm(長寬高)大小()的式樣塊。便于金相試樣的制備，也便于觀察磁粉檢測時(shí)的磁痕位置。焊縫金屬試樣塊制備后，對試樣的焊縫區(qū)進(jìn)行金相制備。分別用150，300，500，800，1000，1500，2000號(hào)水砂紙逐級(jí)進(jìn)行打磨，直至最后試樣上只有一個(gè)方向的微小劃痕時(shí)改用在拋光機(jī)進(jìn)行拋光，使用白剛玉做拋光劑。將試樣磨至鏡面狀，上面沒有劃痕即可。然后用無水乙醇沖洗，在4%的硝酸酒精中腐蝕大約30秒后再用無水乙醇沖洗干凈，并用吹風(fēng)機(jī)烘干，可得到42CrMo鋼經(jīng)過焊接后焊縫宏觀形貌。 a 42CrMo焊絲70A電流 b 42CrMo焊絲110A電流 c 42CrMo焊絲150A電流 d H08Mn2SiA焊絲70A電流 e H08Mn2SiA焊絲110A電流 f H08Mn2SiA焊絲150A電流由圖中可以明顯的看到焊縫熱影響區(qū)和母材，圖中圓環(huán)部位為熱影響區(qū)，圓環(huán)內(nèi)部為焊縫，外部為母材。從宏觀照片上除了試樣c有未焊透的缺陷外，其它試樣均未未看出裂紋的痕跡。1. 母材金相組織分析調(diào)質(zhì)處理使42CrMo獲得良好的機(jī)械性能，淬火后形成馬氏體，高溫回火后形成回火索氏體，如圖所示為母材在經(jīng)過4%的硝酸酒精腐蝕后得到的的500倍和1000倍的微觀組織。圖中顯示組織致密，組織為細(xì)小鐵素體+的珠光體。其中能看到一定的碳化物顆粒。 a 母材在500倍的光學(xué)顯微鏡下的組織形貌 b母材在1000倍的光學(xué)顯微鏡下的組織形貌2．熱影響區(qū)的金相微觀組織根據(jù)焊接工藝制定，本次實(shí)驗(yàn)分為兩組焊縫，分別用H08Mn2SiA和42CrMo焊絲進(jìn)行焊接。如圖所示第一組為H08Mn2SiA焊縫的熱影響區(qū)金相組織。第二組為42CrMo焊接的熱影響區(qū)組織。第一組試樣的金相組織：（1）H08Mn2SiA焊接70A電流 a 熔合線附近的熱影響區(qū) b 靠近母材的熱影響區(qū)（2）H08Mn2SiA焊接110A電流 a 熔合線附近的熱影響區(qū) b 靠近母材的熱影響區(qū)（2）H08Mn2SiA焊接150A電流 a 熔合線附近的熱影響區(qū) b 靠近母材的熱影響區(qū)第二組試樣金相組織（1）42CrMo焊接70A電流 a 熔合線附近的熱影響區(qū) b 靠近母材的熱影響區(qū)（2）42CrMo焊接110A電流 a 熔合線附近的熱影響區(qū) b 靠近母材的熱影響區(qū)（3）42CrMo焊接150A電流 a 熔合線附近的熱影響區(qū) b 靠近母材的熱影響區(qū)（1）熱影響區(qū)的金相組織照片可以看出，無論是在熔合線附近還是靠近母材的區(qū)域都沒有圍觀裂紋的存在。說明熱影響區(qū)的質(zhì)量良好，沒有缺陷的存在。在第一組的試樣中，可以看出熱影響區(qū)的組織主要是由鐵素體和馬氏體組成的，鐵素體呈現(xiàn)針狀分布，也可能是魏氏組織。（2）熱影響區(qū)的區(qū)域不同，組織也不盡相同。從圖中可以看出，在熔合線附近的熱影響區(qū)的組織明顯，現(xiàn)針狀的鐵素體較多，比較接近馬氏體組織。而在靠近母材區(qū)域的組織為小小的塊狀鐵素體，靠近母材，則組織越大。這主要是由于42CrMo是屬于中碳低合金鋼。受成份的影響，其淬透性較高，是易淬火鋼。易淬火區(qū)域的熱影響區(qū)分為完全淬火區(qū)和不完全淬火區(qū)。完全淬火區(qū)在靠近焊縫的附近（相當(dāng)于低碳鋼的過熱區(qū)），該區(qū)域焊接時(shí)處于AC3以上。由于晶粒粗大，得到粗大的馬氏體（相當(dāng)于正火部位的細(xì)小馬氏體）。根據(jù)冷卻速度和線能量的不同，還能夠得到貝氏體，形成馬氏體和貝氏體的混合物。這個(gè)組織特征上屬于同一類型，都是馬氏體，因此為完全淬火區(qū)。而在靠近母材的熱影響區(qū)在焊接時(shí)被加熱到AC1~ AC3溫度之間。在快速加熱條件下，少量鐵素體溶入奧氏體中，而珠光體、貝氏體、索氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。在焊后冷卻時(shí)，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，但是鐵素體仍然保留在奧氏體中，并且在轉(zhuǎn)變過程中逐漸長大，隨后形成馬氏體+鐵素體的組織，故稱為不完全淬火區(qū)。除在上述的完全淬火和不完全淬火區(qū)之外，還可能發(fā)生不同程度的回火處理，稱為回火區(qū)。如圖所示，在相同電流下不同位置的每組試樣都可以找出這樣的規(guī)律。近焊縫位置組織粗大針狀的組織，大部分為馬氏體，并在其周圍的羽毛狀貝氏體組織。而近母材的組織則有部分形貌呈現(xiàn)塊狀，是以鐵素體為基體，周圍是粒狀貝氏體或者粒狀珠光體組織。（3）縱向比較，對于同種焊材不同電流的試樣也有著一定規(guī)律。隨著電流增加，焊接熱輸入越大，熱量越多，溫度越高時(shí)，冷卻的時(shí)候冷卻速度就越快，故而得到的組織就越細(xì)小。從兩種焊絲的焊接效果來看，在電流為70A的時(shí)候組織最為粗大，而電流為150A的時(shí)候組織則較為細(xì)小。3．焊縫的金相微觀組織第一組試樣金相組織 a H08Mn2SiA焊接70A電流 b H08Mn2SiA焊接110A電流c H08Mn2SiA焊接150A電流第二組試樣金相組織 a 42CrMo焊接70A電流 b 42CrMo焊接110A電流 c 42CrMo焊接150A電流圖為不同焊絲不同電流下的焊縫組織形貌，從圖中可以看出，不同電流現(xiàn)的組織形貌明顯不同。焊縫的組織為鐵素體和貝氏體。在第一組中試樣中，可以看出隨著電流的增大焊縫組織和晶粒明顯變得逐漸致密細(xì)小。焊縫處形成沿著溫度梯度方向生長的柱狀晶。在70A電流下的焊縫組織中可以看到白色的鐵素體集體和珠光體層片組織，部分區(qū)域出現(xiàn)少量的羽毛狀貝氏體組織。在110A電流下的焊縫組織則發(fā)生變化，主要是馬氏體和部分貝氏體。在150A電流下的焊縫組織則主要變?yōu)榧?xì)小馬氏體。第二組試樣也具有同樣的規(guī)律，組織隨著電流增大變得細(xì)密。相比較而言，42CrMo的焊縫組織比H08Mn2SiA的組織更為粗大，組織中已經(jīng)沒有馬氏體的存在。析出貝氏體鐵素體后， 由于C通過相界部分?jǐn)U散至奧氏體內(nèi)， 使奧氏體富碳不均勻，不再轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體。這些奧氏體區(qū)域一般如孤島（粒狀或長條狀）分布在鐵素體基體上，粒狀貝氏體內(nèi)的奧氏體島繼續(xù)冷卻或等溫冷卻，焊縫組織為鐵素體+貝氏體。 硬度分析為了驗(yàn)證焊縫金相組織分析是夠正確，并且對焊接工藝進(jìn)行評定，分別對H08Mn2SiA的焊縫組織進(jìn)行硬度測試。將試樣表面清理干凈，從焊縫中心位置向母材區(qū)域沿一條直線進(jìn)行硬度測試，實(shí)驗(yàn)儀器為HX1000TM顯微硬度計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。 H08MnSiA H08MnSiA H08MnSiA 42CrMo由圖中可以看出，從焊縫到母材，硬度發(fā)生了顯著的變化。H08Mn2SiA焊接的焊縫區(qū)域顯微硬度值在530HV左右。這是由于焊縫部位溫度較高，形成了粒狀或者條狀的貝氏體組織，組織分布均勻細(xì)密，硬度比較穩(wěn)定。而熱影響區(qū)的硬度則出現(xiàn)了較大的差異，這是由于中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性能所造成，造成的熱影響區(qū)脆化和軟化。硬化區(qū)是由于母材的含碳量較高，合計(jì)元素較多，有相當(dāng)大的淬硬傾向馬氏體轉(zhuǎn)變溫度（Ms）低，如圖所示，42CrMo的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度低于400℃。因而在焊接熱影響區(qū)容易產(chǎn)生大量馬氏體組織，硬度明顯提升。 42CrMo等溫轉(zhuǎn)變曲線軟化區(qū)是由于中碳鋼被加熱到回火溫度以上