【正文】 學(xué)長(zhǎng)敏銳而超前的學(xué)術(shù)意識(shí)、高尚的人格魅力、忘我的工作精神和率先垂范的工作作風(fēng)都是我學(xué)習(xí)的榜樣。在此，謹(jǐn)向?qū)煂?duì)我在學(xué)習(xí)上的指導(dǎo)和生活上的關(guān)心表示崇高的敬意和衷心的感謝！ 同時(shí)，也要感謝多位學(xué)長(zhǎng)在科研實(shí)際中一如既往的指導(dǎo)，在論文實(shí)驗(yàn)工作中的幫助和提出的寶貴意見(jiàn)，使我能夠順利克服論文過(guò)程中的困難。在這一期間，導(dǎo)師以 其高尚的人格魅力和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度潛移默化地影響著學(xué)生，不僅教會(huì)了我們?cè)鯓忧髮W(xué)，還教會(huì)了我們?cè)鯓幼鋈?、做事。徐老師從選題、課題內(nèi)容安排、論文進(jìn)展等各個(gè)方面給予了我細(xì)致入微的指導(dǎo)，使我能夠順利完成畢業(yè)階段的研究和學(xué)習(xí)。 （ 3） 熱處理采用消除應(yīng)力處理，母材組織變化不大，硬度有所降低；焊縫碳原子擴(kuò)散更加充分，使得增碳層和脫碳層不復(fù)存在；靠近 Q235 鋼的焊縫由于組織的轉(zhuǎn)變而使硬度降低，靠近奧氏體鋼的焊縫由于含碳量增加，而使硬度變大。武漢理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 4 結(jié)論 本文采用手工電弧焊焊接 Q235 與 201 奧氏體不銹鋼，對(duì)焊接接頭進(jìn)行金相觀察和硬度測(cè)試，分析其組織和性能，并研究在 850℃退火處理后，再次對(duì)焊接接頭進(jìn)行金相觀察和硬度測(cè)試，并分析熱護(hù)理對(duì)組織和性能的影響： （ 1） 采用手工電電弧焊能夠?qū)崿F(xiàn) Q235 與 201 奧氏體不銹鋼的焊接。由于熱處理作用，使得整個(gè)區(qū)域的原子繼續(xù)擴(kuò)散，擴(kuò)散到更遠(yuǎn)的靠近奧氏體鋼的焊縫，表現(xiàn)出靠近 Q235 的焊縫硬度有所降低，靠近 201 的焊縫硬度有所提高。 圖 11中熱處理線表示焊接接頭從 Q235母材到焊縫再到 201不銹鋼母材的顯微硬度變化趨勢(shì)圖。當(dāng)馬氏體區(qū)較寬時(shí)，會(huì)使焊縫接頭的韌性降低，因而出現(xiàn)馬氏體硬化層導(dǎo)致硬度上升，如點(diǎn) 7 所示。由于碳鋼與奧氏體鋼填充材料的成分相差懸殊．就使碳鋼這邊的焊縫金屬會(huì)形成和焊縫金屬內(nèi)部成分不同的過(guò)渡層。當(dāng)焊接時(shí)在焊接熱源的作用下，熔化的母材和填充材料相互混合的程度，在熔化池內(nèi)和邊緣是不相同的。 表 5 未熱處理的異種焊焊接接頭各區(qū)域的硬度值（ HV） 武漢理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 點(diǎn) 1 2 3 4 5 6 7 8 硬度 點(diǎn) 9 10 11 12 13 14 15 硬度 373 表 6 熱處理的異種焊焊接接頭各區(qū)域的硬度值（ HV） 點(diǎn) 1 2 3 4 5 6 7 8 硬度 點(diǎn) 9 10 11 12 13 14 15 硬度 212 圖 11 未熱處理與熱處理的異種焊焊接接頭各區(qū)域的硬度值的對(duì)比折線表 圖 11中未熱處理線表示焊接接頭從 Q235母材到焊縫再到 201不銹鋼母材的顯微硬度變化趨勢(shì)圖。 硬度測(cè)試 分別對(duì)熱處理前、后的 Q235 與 201 奧氏體不銹鋼焊接接頭各區(qū)域取點(diǎn)進(jìn)行硬度測(cè)試。異種焊接時(shí)，在焊接高溫作用下，母材熔化，再焊接熱源離開(kāi)后快速冷卻，先焊部分先冷卻，先冷卻部分將會(huì)阻礙后冷卻部分，而產(chǎn)生拉應(yīng)力；同時(shí)由于不同材料的線膨脹系數(shù)不同，將造成不均勻冷卻，最終造成熱應(yīng)力和結(jié)構(gòu)應(yīng)力，當(dāng)最終冷卻后變成殘余應(yīng)力。（ d）中在熱處理前后組織變化不大，基本一樣。 (a) 熱處理后 Q235 母材的金相組織 (b) 熱處理后 201 母材的金相組織 武漢理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 (c) 焊縫未腐蝕時(shí)的金相組織 (d) 靠近奧氏體的焊縫金相組織 (e) 靠近 Q235 的焊縫金相組織 圖 10 Q235 與 201 奧氏體不銹鋼異種鋼焊接接頭熱處理后的顯微組 織 熱處理后的焊縫組織，與熱處理之前的組織相差不大。在高溫下長(zhǎng)時(shí)間的加熱，增碳層基體由于碳原子的減少，珠光體組織變成鐵素體組織并軟化，增碳層中的碳除了溶入基體外，剩余的碳元素則以 Cr 的碳化物形態(tài)析出，從而使組織硬化 [14]。碳元素從珠光體母材一側(cè)向奧氏體焊縫擴(kuò)散，此時(shí) Cr、 Ni 元素則從焊縫向母材熔合區(qū)擴(kuò)散遷移。圖 9(d)武漢理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 是靠近碳鋼一側(cè)的焊縫組織變化很大，為粗大的馬氏體， 這些區(qū)域因組織粗大，不均勻以及化學(xué)成分的變化，成為整個(gè)街頭區(qū)域力學(xué)性能和耐腐蝕性的薄弱環(huán)節(jié)。焊縫區(qū)受熱嚴(yán)重，且冷卻速度快，可能生成粗大 馬氏體組織。 武漢理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 (a)母材的組織 400 倍 (b)焊縫的組織 400 倍 圖 8 Q235 與 Q235 對(duì)焊的顯微組織 圖 8(a)、 8(b)表示 Q235 與 Q235 焊接時(shí)母材和焊縫的金相組織。焊縫金屬中少量的δ鐵素體，既能提高焊縫的抗熱裂性，又能保持較好的耐腐蝕性。熱影響區(qū)組織亦為奧氏體，但由于過(guò)熱和再結(jié)晶等原因其晶粒較粗大。 武漢理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 (a)母材組織 400 倍 (b)焊縫組織 400 倍 圖 7 201 與 201 奧氏體不銹鋼對(duì)焊的顯微組織 圖 7（ a）、 7（ b）是 201 奧氏體不銹鋼焊接時(shí)母材和焊縫的金相組織。 圖 6 焊接實(shí)物圖 金相組織分析 未熱處理金相組織分析 當(dāng)三組試樣未熱處理的情況下，在 400 倍的顯微鏡下觀察其金相組織。 熱 處理后金相觀 察和硬度測(cè)試同前述步驟一樣。若要提高硬度，需要通過(guò)犧牲奧氏體不銹鋼整體的韌性、塑性和耐腐蝕性來(lái)提高自身硬度 ,而且提高的程度很有限，所以不必?zé)崽幚韥?lái)提高硬度；利用熱處理來(lái)消除殘余應(yīng)力是很有必要的，由于異種鋼焊接街頭存在著很大的應(yīng)力分布不均勻和應(yīng)力集中，所以采用隨爐冷來(lái)消除殘余應(yīng)力。 冷卻方式有：水冷、空冷和隨爐冷。 圖 5 HVS1000 數(shù)顯顯微硬度計(jì) 熱處理工藝實(shí)驗(yàn) 由于材料不同，熱處理的溫度也不同。依此在母材和焊縫分別打出 510 個(gè)點(diǎn)，測(cè)得 HV值。 圖 4 金相 顯微鏡 顯微硬度測(cè)試 硬度測(cè)試采用的設(shè)備是型號(hào)為 HVS1000 的數(shù)顯顯微硬度計(jì)，如圖 5。 出現(xiàn)上述問(wèn)題，都要重新進(jìn)行拋光、再腐蝕，一定要控制腐蝕時(shí)間。普通碳鋼Q235 采用 4%的硝酸酒精；對(duì)于 201 奧氏體不銹鋼，由于其本身具有耐腐蝕性，所以采用“王水 ”（鹽酸：硝酸 =3:1）進(jìn)行腐蝕。拋光液采用含三氧化二鉻的綠色液體，由于拋光液本身具有輕微的腐蝕作用，所以在拋光后，一定要將試樣沖洗干凈，洗不掉的綠色污漬，可用棉花擦拭。 拋光工序是決定金相試樣質(zhì)量的最終工序。 打磨要領(lǐng)： （ 1）每塊試樣在每一張砂紙上打磨兩次，橫向一次，縱向一次； （ 2）同一張砂紙打磨，以及不同砂紙打磨時(shí)，必須消除上一次打磨痕跡。 打磨、拋光 切割完后，表面仍然很粗糙，應(yīng)將試樣尖角磨去，做出圓角。 線切割時(shí)采用的設(shè)備是數(shù)控中速走絲 電火花線切割機(jī)。 武漢理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 金相試樣制備和金相觀察 切割 為了方便后面對(duì)焊縫進(jìn)行金相打磨，所以應(yīng)對(duì)焊過(guò)的板材進(jìn)行切割。 （ 3）當(dāng)把焊渣敲掉之后，在部分焊縫表面出現(xiàn)彩色現(xiàn)象。 焊接過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題 （ 1）在焊接過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)在碳鋼和不銹鋼焊接的過(guò)程中，焊條 熔化之后，溶液會(huì)偏向碳鋼的一側(cè)，也就是說(shuō)，焊條熔化后是不均勻的分布在焊縫兩側(cè)，這是由于兩種鋼材化學(xué)成分的不同造成的。在將焊板兩端固定后，解除約束，開(kāi)始進(jìn)行整體焊接。經(jīng)過(guò)調(diào)試，焊弧在 100A 下，飛濺較小、引弧平穩(wěn)，適合焊接。同時(shí)觀察焊接電弧是否穩(wěn)定，飛濺大小。將焊條垂直夾在電焊鉗，在廢料板上進(jìn)行試焊。 必須配備合適濾光板的面罩、干燥的帆布工作服、手套、橡膠絕緣和清渣防護(hù) 白光眼鏡 等安全用具 。時(shí)間到之后，用鉗子將焊條取出，放在干燥的地方降至正常溫度。經(jīng)查表可知：對(duì)于 A102 焊條，需要在 250176。 （ 2）用砂輪機(jī)將板材街頭部分進(jìn)行打磨，使焊接接頭部分光滑、露出金屬光澤，并且能夠緊密結(jié)合，這樣才能進(jìn)行更好的焊接。 焊接前的準(zhǔn)備和焊接 焊接前的準(zhǔn)備 在焊接實(shí)驗(yàn)前，我們還要做一些準(zhǔn)備工作，對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行處理。 綜上所述，對(duì)于焊條直徑，由于三組試樣采用用一規(guī)格的焊條，根據(jù)三組試樣的厚度，所以折中選擇 Φ 的焊條；對(duì)于焊接電流，由于焊條直徑選擇的是 Φ ，所以根據(jù)表知，電流為 100～ 130A，但是具體電流還要在焊接時(shí)進(jìn)行調(diào)試；所以本實(shí)驗(yàn)的焊接電壓為： U=20+*（ 100～ 130） =24～ 。 當(dāng)焊接速度太慢時(shí)，熱影響區(qū)加寬，晶粒粗大，變形也大 ；當(dāng)焊接速度太快時(shí)，焊縫窄而低，易產(chǎn)生未焊透等缺陷。 有一經(jīng)驗(yàn)公式可供參考：當(dāng)電流 I小于 600A 時(shí)，一般取電壓為 20+，當(dāng)電流大于 600A 時(shí)，取電壓為 44V。 表 4 焊條直徑與焊接電流關(guān)系 焊條直徑/mm 焊 接電流/mm 25～ 40 40～ 65 50～ 80 100～ 130 160～ 210 260～ 270 260～ 300