J422焊条最优药皮质量系数研究与探索

陈 辰

(青海高等职业技术学院，青海 海东 810700)

1 试验方法及过程

1.1 试验材料

本次试验选用母材为200mm×100mm×12mm的45钢钢板，选用焊芯材料为H08A，其板材和焊芯的化学成分见表1；本试验药皮的配料主要有水玻璃、大理石、钛铁矿、长石、云母、金红石、海泡石、钛白粉、锰铁。

1.2 试验方案

首先依照结构钢焊条参考配方，见表2。配制成药皮质量系数分别为20%、50%和80%的焊条，共3根，并进行焊接，通过在焊接过程中的工艺性能、显微组织、硬度等，确定最优药品质量系数。

1.3 焊条的制备

将3根φ3.2mm的焊芯打磨干净，用天平称取其重量，取平均值得到焊丝重量为36.4g，按照药皮质量系数配制好药粉，将药粉倒入瓷钵并用磁棒搅拌均匀，覆盖在焊丝表面，将搓制完成的焊条按照顺序编号放置在干燥处晾干。

2 最优药皮质量系数的确定

2.1 不同药皮质量系数对J422焊条工艺性的影响

如表3所示，在45钢试样上进行堆焊时，不同药皮质量系数对J422焊条工艺性的影响。

从表3中可以看出，在其他条件一定的情况下，当药皮质量系数为50%，焊条的引弧性、稳弧性最好，飞溅小，脱渣性好，利于施焊者施焊，并且焊缝成形美观。当药皮质量系数为20%时，焊条的引弧性和稳弧形较差，难于施焊。焊接渣覆盖率差，焊缝成形差，焊接质量和效率都很低。当药皮质量系数为80%，飞溅大，脱渣性差。综合考虑药皮质量系数为50%工艺性能最优。

2.2 不同药皮质量系数对45钢焊接接头力学性能的影响

由表4可知焊缝区硬度在药皮质量系数为50%的时候最大，药皮质量系数为20%和80%相差不多。当药皮质量系数为50%时焊接接头的热影响区硬度最大，当药皮质量系数为80%时焊接接头的热影响区硬度值最小。综上所述，当药皮质量系数为50%时，焊缝区和热影响区的硬度值达到最大，此时45钢焊接接头具有最优的力学性能。

表1 45钢化学成分质量分数ω(%)

表2 J422焊条参考配方

表3 不同药皮质量系数对焊条工艺性的影响

表4 45钢焊接接头硬度值表(HRC)

2.3 不同药皮质量系数对45钢焊接接头组织的影响

由上述硬度分析可知，药皮质量系数为50%时，45钢焊接接头的硬度值最大，此时焊接接头具有最佳的工艺性能和力学性能。图1和图2分别为不同药皮质量系数在焊缝区和热影响区的500倍的显微组织。

根据图1可知，在同一区域内，随着药皮质量系数的增加，组织晶粒度逐渐变大，由单一的细晶状白色铁素体转变为黑色珠光体组织，焊缝区应该存在索氏体，所以硬度值较大。熔合区和热影响区都分布着贝氏体、珠光体、高碳马氏体。图2可以观察到热影响区熔合线两侧组织差异很大，热影响区比焊缝区存在更多的珠光体和马氏体。药皮质量系数为50%时，熔合线两侧组织均匀细密，熔合区组织存在较多的珠光体和贝氏体，高碳马氏体较少，结合硬度分析可知，药皮质量系数为50%力学性能和组织最好。

图1 不同药皮质量系数的焊缝区的显微组织500×

图2 不同药皮质量系数的热影响区显微组织 500×

由此可见，焊缝金属在熔化焊时，同样经历重新熔化、结晶凝固、转变过程，它的组织特征表现为铁素体转变成珠光体、马氏体和贝氏体。在焊缝区堆焊金属中组织成细条状和块状分布；在热影响区，冷却速度快组织的晶粒有所长大。

综上所述，药皮质量系数为50%时，45钢焊接接头的工艺性和力学性能最优，因此最优药皮质量系数选择50%。

3 结论

(1)在其它条件一定的情况下，当药皮质量系数为50%，焊条的引弧性、稳弧性最好，飞溅小，脱渣性好，利于施焊者施焊，并且焊缝成形美观。

(2)焊缝区硬度在焊条药皮质量系数为50%的时候最大，药皮质量系数为20%和80%相差不多。药皮质量系数为50%时，焊接接头的热影响区硬度较大，在熔合区和热影响区则均匀的分布着珠光体、马氏体，贝氏体等组织。当药皮质量系数为50%时，熔合线两侧组织均匀细密，存在较多的珠光体、铁素体和贝氏体以及部分索氏体，药皮质量系数为50%，焊接接头的力学性能最好，组织最均匀。