35CrMnSiA钢感应焊后热处理组织及性能分析(2)
5 硬度测试 17
6 分析讨论 18
结 论 19
致 谢 20
参 考 文 献 21
1 绪论
1．1 选题背景
随着制造业从高投入、高消耗、高污染的传统模式向提高生产效率、最大限度地利用资源和最低限度产出废物的可持续发展模式转变，近年来表面工程和再制造工程得到迅猛发展。而感应熔敷作为一种堆焊技术是表面工程和再制造工程的重要技术手段。在航空航天和兵器制造业，为改善钢材的导电、导热性能和表面硬度，往往在钢基体表面熔敷较薄的纯铜层，其厚度从几十微米到几毫米[1]。不仅要求熔覆层与基体实现冶金结合和很高的结合质量，而且要求极低的稀释率，常规的电弧堆焊稀释率往往大于10%，即便带极堆焊也有相当大的稀释率，近年来发展的激光表面熔敷也存在一定的稀释率，在航空航天和兵器制造业的产品制造中，往往要求极低的稀释率甚至要求零稀释率[2]。
高频加热已经广泛应用于金属的热处理、熔炼、焊接等方面。感应焊是利用交变磁场—电场感应场中工件上的涡流效应加热工件，使工件熔化，从而实现焊接的一种方法。焊接设备由交流电源和感应加热圈组成。交流电源按其频率不同分为高频和中频，高频电源由于频率高，加热迅速，应用广泛。感应圈是感应加热设备的重要元件，交流电源的能量是通过它传递给焊件而实现加热的，通常用紫铜管制作，工作时管内通水冷却。感应圈可以根据不同的需要设计成合理的结构，对于保证焊接质量和提高生产效率有重大的影响，常见的结构形式有单式、多螺管式、扁平式、外热式、内热式等。感应加热电源早在20世纪50年代就已经出现，当时主要有：工频感应炉、中频发电机组、电子管振荡式高频电源。20世纪50年代末硅晶闸管的出现引发了感应加热电源技术的一场革命，感应加热电源及其应用得到了飞速的发展。到20世纪80年代，IGBT开关器件的发明使感应电源的频率可高达100kHz，功率达MW级。
35CrMnSi钢的焊接应用主要体现在以下几个方面：
在电器、电子、汽车等多个领域, 钢/ 铜复合材料作为铜的替代品使用, 能显著降低成本, 优化性能,具有广阔的应用前景。摩擦焊是利用工件表面相互摩擦所产生的热使接触面达到热塑性状态、然后迅速顶锻从而完成焊接的一种压焊方法, 适用于异种材质的焊接。尽管钢与铜在物理性能方面差异很大, 使熔焊较为困难, 但它们具有良好的摩擦焊接性,能够形成性能良好的连接。径向摩擦焊接改变了常规的摩擦面方向, 通过特殊装置对圆周面径向加压, 可实现圆环或薄壁套管与轴类或管类零件的焊接, 并且在难焊材料连接中获得了一些成功的应用。
当淬火状态的35CrMnSi钢手工电弧焊时，由于焊接线能量大，近缝区被加热到高温碳溶入奥氏体比较充分，在快速冷却条件下有利于马氏体中孪晶亚结构形成，其最高硬度达Hvmax=627，因此35CrMnSi钢的冷裂倾向很大。
试验和生产实践证明，CO2气体保护焊是一种抗裂性很好的焊接方法，不需要预热、缓冷及焊后热处理等措施，能够满意的焊接35CrMnSi超高H强钢，并能有效的防止焊缝中的热裂缝和热影响区的冷裂逢，其产品经靶场实弹考核，完全满足设计要求。此工艺已应用于生产。
抗裂性试验发现，半自动CO2气体保护焊与手工电弧焊相比较，前者热影响区窄，最高硬度低(CO2焊Hvmax=536)，其主要原因是由于它的焊接线能量小，焊接速度快的缘故。采用手工电弧焊焊接35CrMnSi钢时，即使改变焊条，调整规范，仍产生焊缝中的热裂纹和热影响区的冷裂纹。其中焊接热影响区形成硬而脆的马氏体组织是产生冷裂纹的主要因素，焊缝金属中扩散氢的有害作用是促使产生冷裂纹的重要因素。防止冷裂的措施是不宜采用奥氏体焊条焊接35CrMnSi钢或者采用低氢型的焊接方法。
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