钢铁材料焊接及接合技术开发动向

李春虎

摘要：人类生存随着物质材料的发展以及应用，经历了石器时代、铜器时代以及铁器时代，现在是铁器时代和多维材料时代相互交叉的时代，而钢铁材料作为人类生产结构以及工具器械的重要物質，在实际生产生活中发挥着重要作用。因此，我们必须要高度重视钢铁材料在焊接技术上的发展，从根本上实现钢铁材料的更好应用。

关键词：钢铁材料;焊接技术;进步

中图分类号：TG142，TG42，TG44

引言

物质材料的极大丰富人们生活的基本需求得到了最大限度的满足。人类从进步发展的石器时代就到了钢铁时代，钢铁材料在人们生产与生活过程中的运用也十分广泛，对人们生活质量的影响非常大，所以技术工作人员必须重视钢铁材料在焊接技术上开发与完善，最大限度满足人们的实际需要。

1、钢铁材料焊接技术进步的具体表现

1.1焊缝组织调控技术

针对低合金钢，为了在实际工作中得到更高韧性以及强度，其最好的焊缝组织就是低碳马氏体、针状铁素体以及下贝氏体。当合金含量相对较少的时候会生成相应的针状铁素体，而当合金含量比较多的时候不不会出现铁素体了，将会出现贝氏体或者是马氏体，有的时候还会生成残余奥氏体[2]。这种情况下，我们认为生成板条状马氏体以及下贝氏体最为适宜，应避免生成上贝氏体与孪晶马氏体。从组织生成条件上来看，主要包括两方面的因素，第一种是合金成分，尤其是主要元素含量;第二种在于冷却速度，其主要取决于相应的热输入、接头形式、道间温度以及接头尺寸等。从专业化角度出发，接头尺寸将会影响到焊接技术中焊缝冷却条件，还会对熔合比造成影响，使焊接技术的焊缝化学成分以及组织发生变化。比如角焊缝冷却速度能够是同样板厚对接焊缝的大约1.5倍。因此，我们可以认为角焊缝与对接焊缝比较，前者的强度偏高，且塑性以及韧性偏低。当接头或者是坡口形式已经固定的条件下，可以采用小截面形式的多层多道焊，从而提升焊缝金属实际韧性[3]。针对固溶强化类型的焊缝金属，其多层以及多道焊是非常有利的，然而针对沉淀强化类型的焊缝金属来说，因存在第二相析出，所以多层多道焊相对来说并不一定有利，必须要进行具体情况具体分析。

1.2熔池净化

实践结果表明，在钢铁焊接过程中，其焊缝含氧量与材料韧性有极大联系，韧性与含氧量成反比关系，含氧量越少，则韧性越好。当含氧量在0.02%以下时，钢铁材料的韧性得到明显提升。若从专业角度对其进行分析，可以发现，应用埋弧焊和电弧焊两种方式进行焊接时，焊缝中所含氧量明显偏高，通常不小于0.03%。采取气体保护焊接方式时，所使用的保护性气体会对焊缝产生影响，改变其含氧量，因此可以通过控制保护气体实现含氧量控制。经调查发现，在-50℃气温条件下，应用1000Ma抗拉强度的焊缝金属，其冲击能力可以达到100J甚至更多。另外，在碱度逐渐提升的条件下，焊缝中所含有的硫、氧等成分会不断减少，使焊缝中杂质降低、韧性得到有效提升。钢铁焊缝中微量氧的存在能够对其韧性产生良好促进作用。微量氧会在焊缝中形成具有弥散特性的夹杂物，在焊接过程中为针状铁素体的形成提供基础，成为该物质的核心，从而形成更多能够促进其韧性提高的成分结构，使韧性的进一步提升成为可能。我国目前所使用的提升材料韧性的措施主要为钛硼复合方式，这种方式能够实现材料的韧化，使其韧性提高。在应用过程中，通过对焊缝中钛成分的过渡，实现措施应用合理性的提升，对焊缝中杂质氮以及氧成分的脱离具有较好作用，能够使核心在韧性提升中的效用得到有效提高。该措施对焊缝组织细化有一定积极效果。如果在焊接中应用微量硼成分向焊缝内部过渡，可以使粗大铁素体结构组织的形成速度得到明显降低，最终达到提高韧性、促进焊接质量提升的目的。

1.3焊缝金属晶粒细化

铸造状态焊缝以及轧制状态钢材相比较，两者是存在较大差异的，前者焊缝金属在凝固之后会形成相应的柱状晶组织，因此细化焊缝必须要从柱状晶的细化入手。具体来说，一方面要最大限度减少柱状晶区具体范围，然后改变柱状晶尺寸以及形态，采用较低热输入方式，降低焊接的实际电流情况。在实际工作中，我们还可以往熔池当中加入一定量的合金元素，进而起到相应的变质处理作用，进一步细化结晶组织。从另一方面入手，可以采用规范化的多道焊技术，从而使柱状晶区发生重结晶，减少柱状晶区比例。在应用多道焊接技术的时候，后续焊道需要对先焊焊道中没有熔化的实施热处理，使组织细化。

2、钢铁材料焊接及接合技术开发动向

2.1造船领域

有关于大型集装箱船开发中为确保安全性的焊接设计和施工技术、用于集装箱船电弧焊焊丝、混合串联磁焊在造船领域的应用等方面的研究。另外，最近还介绍了单面埋弧焊技术、大线能量埋弧焊新型装置及技术。此外，还有在船舶领域中采用爆炸焊技术的异种材料接合的相关研究。

2.2激光焊接

汇集了激光焊接、加工的最新技术，介绍了超高功率输出激光焊接、采用热焊丝·激光焊接的厚钢板立焊技术相关内容。另外还有关于激光·电弧混合焊接方面的研究，并介绍了激光·电弧混合焊接在构建船体过程中的应用案例，以及对使用激光·电弧混合焊接的非负荷传导HT780接头疲劳强度的控制因素和作业管理等进行了研究。

2.3薄板相关的焊接技术

有关于汽车领域焊接技术的进展及前景的介绍，对汽车车身用焊接技术、提高汽车车身用超高强钢板焊接部位可靠性、对单侧多点焊接中熔核形成行为的影响因素、电阻点焊接头的强度评价方法等方面进行了研究。围绕用于行走部分、底盘的焊接，研究了焊接技术及焊接材料、焊接作业方法等，介绍了提高用于汽车行走部分的超高强钢板焊接部位疲劳强度和薄板搭接角焊缝的激光电弧混合焊接技术。

2.4钢板与其他材料间的多材料接合

有汽车领域多材料化和异种材料接合技术的相关介绍，研究了单点电弧焊法、双点焊法的相关内容。除了与一般性异种金属接合方法的种类进行比较外，还以汽车领域为中心汇集了对于异种材料接合的总体研究和技术，报告了连接技术、利用摩擦的异种材料接合、采用FSSW的异种材料接合、应用FSW·电阻点焊的金属-CFRP接合、采用激光的塑料与金属的直接接合性及其腐蚀特性、爆炸压接、冲击压接、采用铜制插件的镀锌钢板与铝合金板的摩擦锚接等。

结束语

随着我国工业发展，对钢铁需求量不断提升，在人们环保意识提升的促进下，有必要寻求更加先进的焊接技术，实现焊接工作的节能环保，促进其焊接质量提升。焊缝组织问题以及材料中杂质的存在是影响焊接质量以及阻碍焊缝韧性提升的主要问题，应用有效措施对焊缝组织进行控制，并应用熔池净化技术使钢材中杂质减少，针对焊接中产生的粗大金属晶粒进行细化，以上焊接技术的应用都给钢铁焊接质量的提升提供的良好条件，对焊接中环境污染物质的排放起到了极好的控制作用。因此要不断促进焊接技术提升，为我国钢铁行业的可持续发现提供有力支持。

参考文献：

[1] 王斌，温磊.我国新型钢铁材料及焊接性与焊接材料的发展[J].环球市场，2016（24）：178-178.

[2] 文海庆.新型钢铁材料及焊接性与焊接材料的发展[J].建材与装饰，2013（29）：125-126.

[3] 李午申，唐伯钢.中国钢材、焊接性与焊接材料发展及需要关注的问题[C]第十二次全国焊接学术会议，2007：1-12.

[4] 李晓延，武传松，李午申.中国焊接制造领域学科发展研究[J].机械工程学报，2012（06）：19-31.

[5] 宋天虎.关于焊接技术与产业发展的粗浅思考[J].焊接，2012（07）：8-13.

[6] 李午申，邸新杰，唐伯钢等.中国钢材焊接性及焊接材料的进展[J].焊接，2013（03）：1-7+69.

[7] 刘正东，程世长，唐广波等.中国电站用钢技术现状和未来发展[J].钢铁，2011（03）：1-5.

（作者身份证号码：131128198404230012）