Al_45钢高频感应钎焊工艺及界面组织结构
Al_45钢高频感应钎焊工艺及界面组织结构
摘要： 采用扫描电镜 （SEM）、 电子探针 （EPMA）、 显微硬度及 X 射线衍射 （XRD） 等测试方法， 对 Al/45 钢氩气保护高频感应钎焊界
面附近的显微组织性能进行了试验研究。 试验结果表明， 结合面钎料润湿效果良好， 界面附近没有发现裂纹等微状， 钎缝中主要存在 Al0.7Fe3Si0.3， Al76.84Fe24， Al， Fe 等物相。 钎焊界面附近 没 有 生 成
率很大。 2．3 界面区的 X 射线衍射分析
对切割好的 Al/45 钢高频感应钎焊接头试样进行 X 射线衍射试验。 钎缝界面相组成的 X 射线衍射 （XRD） 结果如图 5 所示。
800
700
○
△Fe
600
■ ●
●Al ■Al0.7Fe3Si0.3
500
■△
○Al76.8Fe24
400
衍射强度 （CPS）
参考文献： ［1］ 高德金． 节能型铝钢复合结构阳极钢爪［J］． 世界有色金属， 2005，
21（10）： 17-20． ［2］ 于 先 进． 铝 冶 金 进 展 ［M］． 辽 宁 沈 阳 ： 东 北 大 学 出 版 社 ， 2001：
431－434． ［3］ 曹 宝 奎． 电 解 铝 问 题 研 究 及 对 产 业 发 展 前 景 的 认 识 ［J］． 中 国 金
属 通 报 ， 2005， 13（21）： 6-9． ［4］ 刘 海 石 ， 曹 玉 军 ， 姚 克 雷 ， 等． 技 术 创 新 与 我 国 电 解 铝 工 业 ［J］．
世界有色金属， 2001， 17 （7）： 16-18． ［5］ Hwang J H， Horny E F， Lin S J， et al． Interface study for stainless
高频焊缝组织及缺陷分析
高频焊缝组织及缺陷分析本文结合生产实际论述了ERW 焊接时输入热量、挤压力、焊接速度对熔合线宽度热影响区宽度、流线上升角的影响，对焊缝缺陷脆性断口、灰斑、夹杂物提出了见解，另外介绍了母材缺陷分层、夹杂物、带状组织对ERW 焊缝的危害性。
ERW 焊管具有成本低、生产效率高等优点，已成为石油、天然气以及煤炭输送主要选用管，随着ERW 焊管质量的提高有许多国家已用于套管和钻管方面。
为确保ERW 焊管的质量，各国都利用本国资源泉，从冶金质量和所轧制工艺提高焊管钢钟等级，采用各种焊接方式来保证焊缝质量，以满足钢管在高压防腐等方面的需求。
由于高频焊接时热量集中，焊缝很窄，再加上没有填充金属，要使接头的强度和韧性高于母材，达到设计要求，所以改麻改善高频焊接接头这个薄弱环节，提高强度和韧性是研究的中心。
1 高频焊缝金相组织高频焊缝的宏观组织是由腰鼓形、熔合线和金属流线组成。
1．1腰鼓形腰鼓形实际上是高频焊缝的热影响区。
它可以判定焊接规范的大小、要腰鼓形的宽窄焊接时输入热量大小有关，一般认变输入热量大小有关，一般认为输入热量愈大，腰鼓形愈窄，输入量愈小，腰鼓形愈窄，当输入热量一定时焊接速度愈慢，腰鼓形变窄，速度愈快，腰鼓愈窄。
图1 是理想的腰鼓形。
合理的腰鼓形为带钢厚度中心部分的热影响区宽度是板厚的四分之一到三分之一，它是用来控制输入量大小的判据。
图2是较宽的腰鼓形。
1．2亮线亮线也称熔合线焊合线，它是焊接时被加热到高温时脱碳，表面的炭被烧损或者是富炭的液相被挤出。
熔合线的宽窄是烛接时输入热量大小和成型挤压量的大小重要指标，是影响焊管质量的重要因素。
熔合线的宽窄世界各国没有统一的标准，一般为内近控标准，例如新日铁规定0.02-0.2mm,川崎要求小于0.1mm，原联邦德国规定0.02-0.12mm。
我国资料介绍在0.02-0.11mm。
有人认为熔合线小于0.02mm时是输入量不足或挤压量太大而产生，见图3，当热量不足时，蚕食状铁素体一般细小，熔合线模糊不清晰。
最新45钢高频淬火汇总
45钢高频淬火45钢高频淬火性能研究学号：姓名：45钢高频淬火性能研究45钢经过调质处理后，有良好的综合性能，广泛应用于各种重要零件，如连杆，齿轮，轴类，不同的热处理工艺得到不同的工艺性能。
本文研究了感应加热表面淬火对于45钢组织性能的影响，采用感应加热表面淬火技术对45钢进行表面强化，对所获得试件的淬硬层进行显微硬度测试。
利用金相显微镜对试件淬硬层的组织、厚度进行研究分析。
同时与正火并调质件进行硬度、金相组织等方面的比较。
结果表明经过高频感应加热淬火后45钢的表面性能明显改善，表面为淬火马氏体，而心部仍为正火组织，使得试件既耐磨又有很强的韧性，所得的工艺参数将被作为生产实践的参考依据。
关键词： 45钢高频感应淬火金相硬度目录（一）感应加热淬火工艺概述 (1)（二）感应加热淬火技术的特点 (2)（四）感应加热淬火技术的发展 (4)致谢 (13)第一章前言感应淬火是热处理的重要工艺之一，具有加热速度快，节约能源生产效率高，环保，易于操作等优点。
对提高零件综合性能有重要影响。
20世纪50年代，感应热处理开始在国内应用，当时此工艺被称做“高周波淬火”。
这门热处理新工艺利用线圈电磁感应加热钢铁件是很新奇与吸引人的，它具有加热快、局部淬火、节能、在线生产、便于自动化等特点，很快为热处理工作者所接受。
当时感应淬火主要的目标是，提高工件的耐磨性，代替渗碳与氰化，缩短时间周期与降低生产成本。
近几年来，国内感应淬火在提高产品质量，发挥材料生产成本，改善设备性能，增加淬火装置的容器，发展淬火机床，大量采用穿透感应加热淬火工艺，提高机械化和自动化等方面都有了提高。
（一）感应加热淬火工艺概述感应加热就是利用电磁感应在工件内产生涡流而将工件进行加热，工件放到感应器内，感应器一般是输入中频或高频交流电 (300-300000Hz或更高)的空心铜管。
产生交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流，这种感应电流在工件的分布是不均匀的，在表面强，而在内部很弱，到心部接近于零，利用这个集肤效应，可使工件表面迅速加热，在几秒钟内表面温度上升到800-1000℃，而心部温度升高很小。
高频焊缝组织及缺陷分析
高频焊缝组织及缺陷分析本文结合生产实际论述了ERW 焊接时输入热量、挤压力、焊接速度对熔合线宽度热影响区宽度、流线上升角的影响，对焊缝缺陷脆性断口、灰斑、夹杂物提出了见解，另外介绍了母材缺陷分层、夹杂物、带状组织对ERW 焊缝的危害性。
ERW 焊管具有成本低、生产效率高等优点，已成为石油、天然气以及煤炭输送主要选用管，随着ERW 焊管质量的提高有许多国家已用于套管和钻管方面。
为确保ERW 焊管的质量，各国都利用本国资源泉，从冶金质量和所轧制工艺提高焊管钢钟等级，采用各种焊接方式来保证焊缝质量，以满足钢管在高压防腐等方面的需求。
由于高频焊接时热量集中，焊缝很窄，再加上没有填充金属，要使接头的强度和韧性高于母材，达到设计要求，所以改麻改善高频焊接接头这个薄弱环节，提高强度和韧性是研究的中心。
1 高频焊缝金相组织高频焊缝的宏观组织是由腰鼓形、熔合线和金属流线组成。
1．1腰鼓形腰鼓形实际上是高频焊缝的热影响区。
它可以判定焊接规范的大小、要腰鼓形的宽窄焊接时输入热量大小有关，一般认变输入热量大小有关，一般认为输入热量愈大，腰鼓形愈窄，输入量愈小，腰鼓形愈窄，当输入热量一定时焊接速度愈慢，腰鼓形变窄，速度愈快，腰鼓愈窄。
图1 是理想的腰鼓形。
合理的腰鼓形为带钢厚度中心部分的热影响区宽度是板厚的四分之一到三分之一，它是用来控制输入量大小的判据。
图2是较宽的腰鼓形。
1．2亮线亮线也称熔合线焊合线，它是焊接时被加热到高温时脱碳，表面的炭被烧损或者是富炭的液相被挤出。
熔合线的宽窄是烛接时输入热量大小和成型挤压量的大小重要指标，是影响焊管质量的重要因素。
熔合线的宽窄世界各国没有统一的标准，一般为内近控标准，例如新日铁规定0.02-0.2mm,川崎要求小于0.1mm，原联邦德国规定0.02-0.12mm。
我国资料介绍在0.02-0.11mm。
有人认为熔合线小于0.02mm时是输入量不足或挤压量太大而产生，见图3，当热量不足时，蚕食状铁素体一般细小，熔合线模糊不清晰。
高频感应钎焊装置课件
案例二：铝制散热器的焊接
总结词
高效、节能
详细描述
铝制散热器在生产过程中，通常采用高频感应钎焊装置进行焊接。这种焊接方式具有高效、节能等优 点，能够提高生产效率，降低能耗和节约成本。
案例三：铜管接头的焊接
总结词
可靠、稳定
详细描述
铜管接头在生产过程中，通常采用高频感应钎焊装置进行焊 接。这种焊接方式具有可靠、稳定等优点，能够保证接头质 量，提高产品的稳定性和可靠性。
04
排除方法
检查感应器的位置和高度是否调整合 适，工件是否对齐，焊接参数是否合 适，根据实际情况进行调整。
06
排除方法
检查设备的散热系统是否正常工作，如有问题 及时修复。
05 高频感应钎焊装 置案例分析
案例一：不锈钢制餐饮器具的焊接
总结词
高效、环保
详细描述
不锈钢制餐饮器具在生产过程中，通常采用高频感应钎焊装置进行焊接。这种焊 接方式具有高效、环保等优点，能够提高生产效率，降低能耗和减少环境污染。
工作原理
高频感应钎焊装置的核心是高频感应线圈，当高频电流通过感应线圈时，产生 交变磁场，金属工件在磁场中产生感应电流，由于电磁感应的作用，金属工件 内部产生热量，使工件加热至钎料熔化温度。
特点与优势
特点
高频感应钎焊装置具有高效、节能、环保、操作简便等特点。由于采用高频感应加热方式，加热速度快，热效率 高，能够大幅度缩短焊接时间，提高生产效率。同时，由于采用非接触式加热方式，工件表面不易氧化，能够保 持工件表面质量。
高频感应钎焊装置课件
目 录
• 高频感应钎焊装置概述 • 高频感应钎焊装置组成与结构 • 高频感应钎焊工艺参数 • 高频感应钎焊装置操作与维护 • 高频感应钎焊装置案例分析 • 高频感应钎焊装置与其他焊接方法的比较
氮化硅陶瓷与45钢的钎焊
温度/℃
焊前准备： 700
氮化硅陶瓷/45钢钎焊试样分析
Laurent等把负自由能引入杨氏公式，在活性系统中 建立了可能的最小接触角公式。即
cosmin cos0 r / lv Gr / lv
根据钎料和母材的结合情况，可以将钎料 在母材上的铺展行为分为润湿铺展和反应铺展 两种。 本实验的钎焊过程中就是利用反应铺展的 原理，在合适的温度下Al-Si合金箔中的活性元素 Al通过在氮化硅和钢的表面的优先扩散和不断参 与共晶反应，从而实现氮化硅和45钢的钎接。
2.借助光学显微镜分析钎缝处界面结构特征；
3.通过资料分析钎焊温度，保温时间的影响以及强度分析。
实验材料及研究方法 实验材料 钎料的选择
陶瓷尺寸： 本实验采用Al-Si合金箔 5mm×5mm×16mm； 作钎料，既可以降低 经280目SiC粉研磨、水 研究成本又对真空炉 洗、酒精中超声波清洗 的要求不高。 20min 后待用。
实验润湿铺展反应材料 为Al-Si合金箔。
实验过程
金相试样的制备镶嵌 本试验中我们采用浇注镶嵌。 所用镶嵌材料是树脂加硬化 焊接过程及焊接工艺参数 剂。浇注镶嵌时，把试样放 入准备好的模具中，然后将 工件放到真空钼丝炉中， 一定量的树脂和固化剂彻底 为了防止熔化的钎料溢到真空 混合后进行浇注。 炉中，污染真空炉，破坏其正 常工作环境，应在工件下方垫 一块清洗过的钢板。本实验真 空度为4.0×10-3pa。根据母材 和中间层的综合性能以及工艺 参数对钎焊结果的影响，选定 了如下的焊接过程。
结论
1．在钎焊前准备过程中，要保证实验材料尤其是结合面的清洁，不能受到污染；要对试样施 加一个合适的作用力，这样有利于紧密贴合而产生原子间互扩散，促进界面反应进行。
超厚45#钢板的焊接工艺解析
超厚45#钢板的焊接工艺解析摘要：最近我们成功的完成了油压机底座的焊接工作，该底座由两块长2600mm，宽1250mm，厚100mm的45#钢板焊接而成。
现就这项工作做一简单的分析和整理。
关键词：油压机；焊接；开裂1.概述：油压机底座由两块2600*1250*100mm的超厚45#钢板焊接而成。
由于钢板厚度大，材料含碳量较高，淬硬倾向较大，可焊性较差，如果焊接工艺选择不当，则热影响区易产生低塑性的淬硬组织，极易开裂，所以选择合适的焊接工艺非常重要。
我们曾经有过一次失败的经验，工艺是请外单位给编制的，以手工焊（焊条J506）打底，然后用埋弧自动焊（焊丝08Mn焊剂431）进行焊接，由于种种原因没有焊成功。
我们吸取了上次失败的经验教训，改变了焊接工艺，全部采用手工焊，具体工艺如下：①坡口形式：由于钢板厚度很大，所以采用双U型坡口；②表面堆焊：用A307不锈钢焊条在坡口表面堆焊一层不锈钢，以增加焊材和母材间的塑性，防止产生裂纹；③打底焊：用A307不锈钢焊条打底，以增加焊缝根部的塑性；④焊接：用J422焊条进行焊接，在保证质量的前提下，可降低焊接成本；⑤焊前预热，焊后热处理。
2.焊前准备：2.1 坡口加工：坡口加工成双U型，坡口宽度应小一些，宽度约35-40mm，见图一。
2.2 焊制支架：由于钢板总重达5吨（每块约重2.5吨）。
所以支架要有足够的强度，足以支撑钢板的重量。
同时，支架应使钢板预留出一定的焊接反变形，根据板的厚度和其它各种因素我们预留了20mm的反变形，见图二。
2.3 坡口清理并堆焊A307：先将坡口附近的油、锈及氧化层等清理干净，然后在坡口上堆焊一层A307，堆焊层厚度约2-4mm，堆焊应均匀并将坡口全部覆盖住。
2.4点焊固定：焊好支架后，将钢板安放在支架上组对好。
然后，用A307焊条将焊缝两端和中部点焊住，并在两端焊上拉筋板。
点焊时，焊缝要稍长一些，否则，在预热时容易断开。
2.5 焊前预热：沿焊缝的下部安放加热炉（烧焦炭），点燃之使钢板的预热温度达450℃±5℃。
q45焊接工艺规程
Q345的焊接工艺一、材料介绍1. Q345化学成分如下表（%）：元素C≤ Mn Si≤ P≤ S≤ Al≥ V Nb Ti含量 0.2 1.0-1.6 0.55 0.035 0.035 0.015 0.02-0.15 0.015-0.06 0.02-0.2 Q345C力学性能如下表（%）：机械性能指标伸长率（%）试验温度0℃抗拉强度MPa 屈服点MPa≥数值δ5≥22 J≥34 σb（470-650）σs（324-259）其中壁厚介于16-35mm时，σs≥325Mpa；壁厚介于 35-50mm时，σs≥295Mpa 2. Q345钢的焊接特点2.1 碳当量(Ceq)的计算Ceq=C+Mn/6+Ni/15+Cu/15+Cr/5+Mo/5+V/5计算Ceq=0.49%，大于0.45%，可见Q345钢焊接性能不是很好，需要在焊接时制定严格的工艺措施。
2.2 Q345钢在焊接时易出现的问题2.2.1 热影响区的淬硬倾向Q345钢在焊接冷却过程中，热影响区容易形成淬火组织-马氏体，使近缝区的硬度提高，塑性下降。
结果导致焊后发生裂纹。
2.2.2 冷裂纹敏感性Q345钢的焊接裂纹主要是冷裂纹。
二、焊接施工流程坡口准备→点固焊→预热→里口施焊→背部清根（碳弧气刨）→外口施焊→里口施焊→自检/专检→焊后热处理→无损检验（焊缝质量一级合格）三、焊接工艺参数的选择通过对Q345钢的焊接性分析，制定措施如下：1. 焊接材料的选用由于Q345钢的冷裂纹倾向较大，应选用低氢型的焊接材料，同时考虑到焊接接头应与母材等强的原则，选用E5015 （J507）型电焊条。
化学成分见下表（%）：元素 C Mn Si S P Cr Mo V Ti含量 0.071 1.11 0.53 0.009 0.016 0.02 0.01 0.01 0.01力学性能见下表：机械性能指标σb（Mpa）σs（Mpa）δ5（%）Ψ（%） AkvJ-30℃数值 440 540 31 79 164 114 762. 坡口形式：（根据图纸和设备供货）3. 焊接方法：采用手工电弧焊（D）。
45钢焊接工艺研究
45钢焊接工艺研究研究背景45钢是一种常见的碳素结构钢，广泛应用于机械、汽车、轻工、航空等领域。
而焊接是将材料连接在一起的重要工艺之一。
因此，对于45钢的焊接工艺进行研究，对于相关行业具有重要的意义。
本文将介绍45钢焊接的工艺研究，供参考借鉴。
研究目的本研究旨在探究45钢的焊接工艺，包括焊接方法、焊接参数等，找到对于45钢焊接质量影响的主要因素及其优化方案。
研究方法焊接方法在45钢的焊接中，目前常见的有手工电弧焊、气体保护焊、等离子焊、激光焊等多种方法。
其中，手工电弧焊是一种常用的方法，而气体保护焊则更适用于高精度、高质量的焊接。
本研究将主要使用手工电弧焊和气体保护焊。
焊接参数焊接参数是决定焊接质量的重要因素之一，主要包括电流、电压、焊接速度、焊接角度、间隙等因素。
本研究将通过实验探究各种焊接参数对于45钢的焊接质量的影响。
实验设计本研究选取常用的手工电弧焊和气体保护焊两种焊接方法，设定不同的焊接参数进行实验，并在每种实验条件下进行焊接，最终对焊接质量进行评估。
实验设备•手工电弧焊设备：电焊机、电焊钳、焊条等•气体保护焊设备：氩气保护焊机、气瓶、焊枪等•焊接试验机：用于评估焊接质量的机器实验步骤手工电弧焊实验步骤1.将45钢的工件加热至焊接温度2.设置电流和电压等焊接参数3.进行焊接4.评估焊接质量气体保护焊实验步骤1.在45钢工件上喷上保护气体2.设置气体流量、焊接电流等焊接参数3.进行焊接4.评估焊接质量实验结果经过一系列实验和评估，我们得出了以下：手工电弧焊•适当提高焊接速度有利于焊接质量的提高•电流和电压的变化会影响焊缝的形态和成分•较小的电焊钳能够提高焊接的的稳定性气体保护焊•高纯度的保护气体有利于焊接质量的提高•焊接电流和电压的变化会影响焊缝的厚度和宽度•焊接枪的压力会影响焊接质量通过对45钢焊接工艺的研究和实验，我们深入探讨了影响45钢焊接质量的主要因素和优化方案，为相关行业的技术提升提供了有益的经验。
45钢不同热处理工艺下的组织汇总
45钢不同热处理工艺下的组织汇总在钢的热处理工艺中，不同的热处理方法可以产生不同的组织结构和性能。
下面将对45钢在不同热处理工艺下的组织进行汇总。
45钢是一种碳素结构钢，其化学成分包括约0.42-0.50%的碳(C)、0.50-0.80%的硅(Si)、0.17-0.37%的锰(Mn)以及不超过0.035%的磷(P)和硫(S)。
根据这份成分，可以推测45钢在热处理过程中，主要的组织结构可能包括奥氏体、珠光体、贝氏体和马氏体等。
1.空冷过程：在空冷过程中，热处理温度从高温迅速下降到室温，这种热处理方法可以得到粗大的珠光体和少量的针状马氏体。
这种组织结构具有较低的硬度和较高的韧性。
2.淬火过程：淬火是将钢材加热至临界温度然后迅速冷却的一种热处理方法。
对于45钢而言，淬火通常在840-860°C的温度下进行。
淬火能够产生较硬的针状马氏体组织，提高钢的硬度和强度。
但是，淬火也会导致钢材容易产生应力集中、变形和开裂等缺陷。
3.正火过程：正火是将钢材加热至温度区间内，然后保温一段时间后缓慢冷却的一种热处理方法。
对于45钢而言，常见的正火温度为670-700°C。
正火可以产生较粗的珠光体和少量的针状马氏体，提高钢的韧性。
与淬火相比，正火能够有效减少钢材的应力集中和变形。
4.回火过程：回火是将淬火或正火后的钢材再次加热至较低的温度，然后冷却至室温的一种热处理方法。
对于45钢而言，回火温度通常在150-400°C之间选择。
回火能够降低钢材的硬度和脆性，提高其韧性和抗冲击性。
随着回火温度的增加，钢的硬度和强度会逐渐降低。
综上所述，在不同的热处理工艺下，45钢可以得到不同的组织结构和性能。
空冷得到粗大的珠光体和少量的针状马氏体，淬火得到硬的针状马氏体，正火得到较粗的珠光体和少量的针状马氏体，回火能够降低钢材的硬度和脆性。
正确选择合适的热处理工艺可以使得45钢具有理想的组织结构和性能，满足特定工程要求。
高频焊接工艺技术方法
感应圈的放置位置 感应圈的放置位置是指感应圈与钢管同中 心线时感应圈前端距挤压辊中心线的距离， 它对焊接操作有很大的影响。距离较远时， 加热时间长，热影响区宽，焊接质量下降； 并且焊接速度下降，电耗增加，生产率降 低；距离过近时，感应圈容易接触挤压辊 辊环，烧毁挤压辊。
阻抗器的作用 阻抗器由导磁芯棒和安放导磁芯棒的外壳 等组成。导磁芯棒是一种强导磁体，属于 铁素体铁芯，一般称作铁淦氧或磁棒。外 壳一般用非导磁材料制造：胶木，环氧树 脂，铝合金或铜等。
磁棒（阻抗器）要求
管径 1/2" 3/4" 1" 1 1/4" 1 1/2"
阻抗器的放置位置对焊接的影响 位置对焊接速度有影响。阻抗器应放置在V 形区加热段，中心线与管筒中心线一致， 管筒边缘上方应放置铁淦氧；b、对焊接质 量有影响。阻抗器前端在挤压辊中心位置 处时，焊管的压扁试验和扩口试验为最好， 超出或不到挤压辊中心时，焊接强度都有 下降。
开口角对高频焊接的影响 开口角指钢带在挤压辊成型时形成的V形区 的夹角，对焊接效果也有影响。角度小时 邻近效应强，增加了电流的密度，使热量 增高，有利于焊接。但角度也不宜过小， 过小时缝隙过狭，容易跳火放电，影响焊 缝质量。一般开口角在4°—7°范围内。
阻抗器的作用 增加管背感抗、减少沿内外圆周表面的电 流分流损失，增加沿V形区的有效电流，从 而提高焊速。感应焊时加阻抗器几乎可提 高焊速一倍；b、集中焊缝磁场。管坯内部 放阻抗器，焊缝上部放铁淦氧以后可以使 磁场集中于焊缝区，从而提高V形区电流， 提高焊速；c、增强电磁感应效果，提高焊 接电压和焊接电流。
高频焊接工艺课程培训
讲师：赫明 2015年06月6日
永远不要对客户说不， 客户需求就是我们的追求！
45钢摩擦焊焊接接头金相组织
45钢摩擦焊焊接接头金相组织
焊接材料母材：45 ＃钢
焊接方法：摩擦焊
图1 焊接接头整体形貌（5×) 1/2 图2 熔合区组织（400×) 4/5
熔合区、热影响区母材整体形貌，细小铁素体晶界先共析铁素体十魏氏组织铁素体十珠光体组织
＋黑灰色珠光体组织。
图3粗晶区组织 （400×) 4/5图4 正火区组织（400×) 4/5
晶界先共析铁素体十珠光体组织 细小的铁素体＋黑灰色珠光体组织
图5 不完全正火区组织（400×) 4/5 图6 母材组织（400×) 4/5
白色块状铁素体网＋ห้องสมุดไป่ตู้小的铁素体＋珠光体组织 白色晶界铁素体十黑灰色珠光体组织
Al_45钢高频感应钎焊工艺对导电性能的影响_刘广桥
Welding Technology Vol．38No．8Aug ．2009收稿日期：2009－05－20文章编号：1002－025X (2009)08-0037-03Al /45钢高频感应钎焊工艺对导电性能的影响刘广桥1，2，寇生中1，2，李望南1，2（1．兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室，甘肃兰州730050；2．兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室，甘肃兰州730050）摘要：通过采用不同高频感应钎焊工艺对Al /45钢进行钎焊，研究了不同感应钎焊工艺下Al /45焊片导电性能的差异。
试验结果表明，在电压4．5k V ，加热时间30s 时获得的铝/钢复合焊片电阻最低，结合面钎料润湿效果良好，界面附近没有发现裂纹等微观缺陷，钎缝显微组织大多为等轴晶。
关键词：Al /45钢；钎焊；高频感应；导电性能；等轴晶中图分类号：TG454文献标志码：B近年来，环保问题越来越受到世界各国的重视，电解铝工业为了节约电能、保护环境、减小能源消耗，对电解铝用设备提出了更高的要求。
降低阳极钢爪和铝杆间的电阻是其中的重要措施之一，所以在电解铝工业生产中，采用铝/钢双金属复合结构的新型阳极钢爪成为电解铝节能降耗的首选方案，这必然涉及到铝和钢2种材料之间的连接［1-6］。
从上世纪60年代开始，许多学者便对铝钢之间的连接进行了详细的研究［7-10］，但铝、钢的密度，熔点，导热率等物理性能相差很大，这促使热应力的产生，并且难熔的氧化膜会造成焊缝中存在夹杂物［11］，用传统的焊接工艺很难将它们复合在一起。
采用惰性气体保护下的高频感应钎焊方法，不仅避免了熔化时产生使接头部位金属性能变化的外界环境对连接表面物理状态的不良影响，使接头具有高度可靠性，而且还具有加工成本低、速度快、设备简单的优势。
这种连接工艺，取消了爆炸焊片过渡连接，在满足生产使用功能及可靠性的前提下，通过降低装置电阻的方法，达到节能降耗的目的。
45钢焊接工艺设计
摘要45钢是一种优质碳素结构钢，硬度不高易切削加工，在工程技术领域应用特别广泛。
本次实验主要通过采用不同电流值对45钢进行施焊，研究不同的电流值对45钢焊接工艺性和焊接接头组织性能的影响规律。
本次实验主要采用了直径为3.2mm焊条在80A、100A、120A、140A时对45钢进行施焊，并观察焊接过程中，焊接电流对45钢焊接工艺性的影响，分析焊接电流对焊接接头组织性能的影响规律，最终得出在焊条直径为3.2mm时最适合45钢焊接的电流值。
实验结果表明，焊接工艺参数对焊接工艺性有很大的影响，在使用3.2mm 直径焊条对45钢进行施焊时，当选取电流值为120A时候，45钢焊接工艺性较好；当使用直径3.2mm焊条对45钢进行施焊时，随着电流值的增大，所得到焊接接头焊缝区和热影响区的组织晶粒变粗大，其硬度值也逐渐增大。
综上所述：当使用直径为3.2mm的焊条进行45钢的焊接时，电流为120A 时45钢的焊接工艺最好。
关键词：焊接工艺焊接电流显微组织显微硬度目录1.引言.................................................................................................................. - 3 -1.1焊接工艺....................................................................................................... - 3 -1.1.1焊条直径.................................................................................................... - 3 -1.1.2焊缝的空间位置........................................................................................ - 4 -1.1.3焊接电流.................................................................................................... - 4 -1.1.4焊件坡口.................................................................................................... - 4 -1.2 碳钢焊接工艺.............................................................................................. - 5 -1.3 45钢焊接工艺.............................................................................................. - 5 -1.4 45钢焊接工艺参数确定.............................................................................. - 6 -2. 实验过程........................................................................................................ - 7 -2.1 实验材料...................................................................................................... - 7 -2.1.1 母材成分................................................................................................... - 7 -2.2实验设备....................................................................................................... - 7 -2.3 实验原理.................................................................................................. - 10 -2.4 实验流程.................................................................................................... - 11 -2.5 实验方案.................................................................................................... - 12 -2.6 实验步骤.................................................................................................... - 13 -2.6.1 取样......................................................................................................... - 13 -2.6.2 施焊......................................................................................................... - 13 -2.6.3 制样......................................................................................................... - 14 -2.6.4 磨样....................................................................................................... - 14 -2.6.5 抛光....................................................................................................... - 14 -2.6.6 腐蚀....................................................................................................... - 15 -2.6.7 拍照....................................................................................................... - 15 -2.6.8 硬度测试............................................................................................... - 15 -3. 实验结果与分析.......................................................................................... - 17 -3.1不同电流对焊接工艺性的影响................................................................. - 17 -3.2 焊接电流对硬度的影响............................................................................ - 18 -3.3 不同电流对焊接接头金相组织的影响.................................................... - 18 -3.3.1电流为140A时焊接接头金相显微组织.............................................. - 18 -3.3.3 不同电流值焊缝区显微组织............................................................... - 19 -3.3.4 不同电流值热影响区显微组织........................................................... - 20 -结论................................................................................................................. - 22 -参考文献........................................................................................................... - 23 -1.引言1.1焊接工艺焊接工艺包括焊接方法、焊前准备、焊接材料、焊接设备、焊接顺序、焊接操作、工艺参数以及焊后热处理等。
45钢焊接加工新工艺
45钢焊接加工新工艺45号钢是一种优质碳素结构钢，那么你想知道45钢焊接加工新工艺是怎么样的吗?店铺为你整理推荐45钢焊接加工新工艺介绍，希望你喜欢。
45钢焊接加工新工艺介绍⑴预热预热有利于减低中碳钢热影响区的最高硬度，防止产生冷裂纹，这是焊接中碳钢的主要工艺措施，预热还能改善接头塑性，减小焊后残余应力。
通常，35和45钢的预热温度为150～250℃含碳量再高或者因厚度和刚度很大，裂纹倾向大时，可将预热温度提高至250～400℃。
若焊件太大，整体预热有困难时，可进行局部预热，局部预热的加热范围为焊口两侧各150～200mm。
⑵焊条条件许可时优先选用碱性焊条。
⑶坡口形式将焊件尽量开成U形坡口式进行焊接。
如果是铸件缺陷，铲挖出的坡口外形应圆滑，其目的是减少母材熔入焊缝金属中的比例，以降低焊缝中的含碳量，防止裂纹产生。
⑷焊接工艺参数由于母材熔化到第一层焊缝金属中的比例最高达30%左右，所以第一层焊缝焊接时，应尽量采用小电流、慢焊接速度，以减小母材的熔深。
⑸焊后热处理焊后最好对焊件立即进行消除应力热处理，特别是对于大厚度焊件、高刚性结构件以及严厉条件下(动载荷或冲击载荷)工作的焊件更应如此。
消除应力的回火温度为600～650℃。
若焊后不能进行消除应力热处理，应立即进行后热处理。
焊接工艺基础知识焊接是通过加热、加压，或两者并用，使两工件产生原子间结合的加工工艺和联接方式。
焊接应用广泛，既可用于金属，也可用于非金属。
金属焊接方法有40种以上，主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。
熔焊是在焊接过程工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。
熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。
熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。
在熔焊过程中，如果大气与高温的熔池直接接触，大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。
大气中的氮、水蒸汽等进入熔池，还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷，恶化焊缝的质量和性能。
45钢高频淬火.
45钢高频淬火性能研究学号：姓名：45钢高频淬火性能研究45钢经过调质处理后，有良好的综合性能，广泛应用于各种重要零件，如连杆，齿轮，轴类，不同的热处理工艺得到不同的工艺性能。
本文研究了感应加热表面淬火对于45钢组织性能的影响，采用感应加热表面淬火技术对45钢进行表面强化，对所获得试件的淬硬层进行显微硬度测试。
利用金相显微镜对试件淬硬层的组织、厚度进行研究分析。
同时与正火并调质件进行硬度、金相组织等方面的比较。
结果表明经过高频感应加热淬火后45钢的表面性能明显改善，表面为淬火马氏体，而心部仍为正火组织，使得试件既耐磨又有很强的韧性，所得的工艺参数将被作为生产实践的参考依据。
关键词： 45钢高频感应淬火金相硬度目录第一章前言............................................... 错误!未定义书签。
（一）感应加热淬火工艺概述.. (1)（二）感应加热淬火技术特点 (2)（三）高频感应淬火技术的应用........................... -错误!未定义书签。
（四）感应加热淬火技术的发展............................. 错误!未定义书签。
（五）感应淬火常见问题及原因............................. 错误!未定义书签。
（六）45钢齿轮热处理.................................... 错误!未定义书签。
第2章工艺方案制定与实验过程............................. 错误!未定义书签。
（一）工艺设定........................................... 错误!未定义书签。
（二）实验过程........................................... 错误!未定义书签。
（1）实验目的.......................................... 错误!未定义书签。
高频焊原理ppt实用资料
• e：感应电势，V 两个相邻导体中流有方向相反的电流，导体的内侧的电流密度最大，如果导体中流有方向相同的电流，则导体的外侧电流密度最大，
• Δ=50300 ρ/（μ*f） • ρ ：金属的电阻率 μ：磁导率 f：电流频率
邻近效应
• 两个相邻导体中流有方向相反的电流，导 体的内侧的电流密度最大，如果导体中流 有方向相同的电流，则导体的外侧电流密 度最大，这就是邻近效应，而且频率越高， 邻近效应越显著，所以，为了零件的加热 均匀，感应器一般要和零件形状相似
• I=e/Z；Z=√R + X 高频电流通过圆柱形状、圆环状或螺旋圆柱管状2件时，最大2 的电流密度分布集中在圆柱形状（圆环状或螺旋圆柱管状件）零件的内侧
面，这种现象就叫环状效应，环状效应得大小与电流频率和圆环状的曲率半径有关，频率高，曲率半径小，环状效应就越显著
• I：涡流电流的强度,A 1：电磁感应：将焊接工件置于感应器内，当感应器中有交流电流通过时，在感应器内部和周围产生与电路频率相同的交变磁场，周围
环状效应
• 高频电流通过圆柱形状、圆环状或螺旋圆 柱管状件时，最大的电流密度分布集中在 圆柱形状（圆环状或螺旋圆柱管状件）零 件的内侧面，这种现象就叫环状效应，环 状效应得大小与电流频率和圆环状的曲率 半径有关，频率高，曲率半径小，环状效 应就越显著
尖角效应
• 当零件上有尖角时，而且，零件的高度又 小于感应器的高度，在感应加热时，零件 的尖角处的涡流强度最大，加热最快，并 造成过热，这种现象就叫尖角效应，所以 在高频焊接时，零件的焊接处的毛刺、尖 角必须清除干净
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3 结论 （1） 采用高频感应钎焊和 Al－Si 钎料， 在高电压
2 000 kV， 4 000 kV， 4 500 kV 下 ， 分 别 保 温 60 s， 30 s， 30 s， 可 形 成 牢 固 的 Al ／ 45 钢 钎 焊 接 头 。 SEM 分析表明： 结合面钎料润湿效果良好， 界面未发现裂 纹等微观缺陷， 显微组织大多为等轴晶。
作者简介： 寇生中 （1962—）， 男， 毕业于甘肃工业大学机械系铸造专 业。 工学博士， 教授 （博导）， 兰州理工大学材料学院副院长。 主要从 事金属的凝固理论、 热型连铸技术、 双金属复合材料、 非晶态新材料 等方向的研究工作．
（2） 由 Al ／ 45 钢钎焊接头区的显微硬度测定结果 可知， 从 Al 侧到 45 钢侧， 硬度呈先升后降的趋势。 钎缝过渡层两侧的硬度明显高于 Al 基体的硬度。
（3） X 射线衍射试验结果表明， 钎缝中的物相主 要 是 Al0．7Fe3Si0．3， Al76．84Fe24， Al 和 Fe 4 种 。 其 中 Al0．7Fe3Si0．3 固溶体和 Al 的存在使得接头具有一定的塑 性和韧性， 并使接头具有良好的耐蚀性， Al76．84Fe24 的 存在使钎缝硬度提高， 钎焊界面未生成明显的高硬度 脆性相。
明显的高硬度脆性相。
关键词： Al/45 钢； 高频感应； 钎焊； 显微组织； 显微硬度
中图分类号： TG454
文献标志码： B
目 前 ， 我 国 电 解 铝 生 产 所 用 的 电 能 50％以 上 被 铝电解槽和生产过程中的电场、 磁场和热场所消耗， 电解铝生产还有很大的节能潜力。 现在通用的铝电解 阳极钢爪由低碳铸钢铸造而成， 采用钢铝复合爆炸焊 片过渡与铝导杆焊接组合成为阳极导电装置， 主要起 传导电流和承载阳极碳块重力的作用， 以导电为主。 这种钢铝复合爆炸焊片在电解生产过程中局部电压降 值较大， 电流损耗较大， 使得阳极电阻消耗过大， 生 产成本居高不下， 同时也造成大量能源的浪费 。 ［1－3］
Al ／ 45 钢界面之所以出现硬度变化是由于近缝区 Al 和 45 钢 基 体 发 生 成 分 变 化 。 在 2 000 kV 下 保 温 60 s 后， 再分别在 4 000 kV， 4 500 kV 下， 保温 30 s， Al， Fe 都 有 一 定 量 的 扩 散 。 纯 Al 的 熔 点 为 660 ℃， 比钢的熔点低得多， 因此 Al 的扩散量较大。 同时 Fe 也有少量的扩散， 所以 Al 和 45 钢基体近缝区域由于 靠 近 界 面 处 存 在 A1 及 Fe 原 子 的 扩 散 而 形 成 Fe－Al 化合物， 从而造成钎缝区硬度明显高于两侧基体。 这 个现象与试验中结合界面组织形貌相吻合。 表 1 中钢 基体和 Al 基体硬度值并未随距离界面的远近而发生 明显变化， 这说明基体中的溶质是相对均匀分布的。 2．2 界面区的电子探针分析
300 ●
200
100
○ ○○
0
●
■
○
■
●△
○
△
-100 10 20 30 40 50 60 70 80 90 2θ/（°）
图 5 Al ／ 45 钢钎焊界面近 Al 侧 X 射线衍射图
由衍射图可知， Al/45 钢真空钎焊界面处主要存在 Al0．7Fe3Si0．3， Al76．84Fe24， Al 和 Fe。 Al0．7Fe3Si0．3 固 溶 体 和
用 XH－1000 型显微硬度计对 Al ／ 45 钢界面进行显微
硬度测定， 载荷为 0.25 N， 加载时间 5 s， 结果见表
1。 由 表 1 可 知 ， 从 45 钢 侧 到 Al 侧 硬 度 先 升 后 降 。
靠近过渡层处 Al 和 45 钢的硬度都明显高于远离过渡
（a）
6 ·试验与研究·
将 Al 和 45 钢表面的氧化膜用砂纸打磨后再用丙 酮进行清洗。 试样装配按 Al、 钎料、 45 钢的顺序将
Welding Technology Vol．38 No．4 Apr． 2009
材料叠合在一起， 装配过程使三者之间紧密结合。 感 应 钎 焊 电 压 2 000 kV， 保 温 60 s 后 分 别 在 4 000 kV 和 4 500 kV 下保温 30 s， 随后空冷到 50 ℃以下取出。 对 Al ／ 45 钢试样进行切割、 打磨、 抛光和腐蚀， 本试 验所用腐蚀剂为王水。
·试验与研究· 5 层区域， 且在过渡层硬度达到最大。
2 试验结果及分析 2．1 界面区显微组织形貌及显微硬度
在 JSM－6700F 型扫描电镜下观察 Al/45 钢高频感 应钎焊试样接头， 有明显的过渡层出现， 如图 2a， b 所示， 且过渡区较为平整， 无焊接裂纹出现， 在铝侧 有大量等轴晶出现并沿过渡层向 Al 基延伸， 如图 2c 所示。 等轴晶区与基体金属紧密连接， 形成金属键的 冶金结合使得焊接强度大大提高。 焊接过渡区连接紧 密， 表面由许多凹孔构成， 又称微坑， 如图 2d 所示。 微坑中间是杂质或第二相质点， 第二相质点与基体材 料弹性和塑性的差别形成局部塑性区， 这对提高接头 力学性能十分有利。
（a）
（b）
（a）
（b）
图 3 Al ／ 45 钢钎焊界面附近白色枝晶成分分析
测量位置 钢侧
过渡层 Al 侧
表 1 Al ／ 45 钢钎焊界面附近的显微硬度
硬度 1/HV 237 294 411 228 74．2
硬度 2/HV 199 220 342 220 63．6
平 均 硬 度 /HV 218 257 376．5 224 68．9
4 500
4 000
3 500
电 压 /kV
3 000
2 500 2 000
空冷
1 500 0
30 60 90 120 150 180 时 间 /s
图 1 Al/45 钢高频感应钎焊工艺参数
用扫描电镜观察了 Al ／ 45 钢高频感应钎焊接头的 显微组织形态， 利用显微硬度计测量了 Al ／ 45 钢接头 附近各区域的显微硬度， 通过电子探针和 X 射线衍 射仪判定界面过渡区的元素分布及相组成。
steel fibre-reinforced aluminum matrix composite ［J］． Journal of Materials Science， 1997， 32（3）： 719－725． ［6］ Suganuma K， Kawakami N． Novel processing of brazing of aluminum and austenitic stainless steel ［ J ］ ． Material Science and Technology ， 1993， 9（4）： 349－356． ［7］ 王义衡， 赵瑞湘． 铝及铝合金与其他金属的焊接［M］． 北京： 宇航 出版社， 1990．
率很大。 2．3 界面区的 X 射线衍射分析
对切割好的 Al/45 钢高频感应钎焊接头试样进行 X 射线衍射试验。 钎缝界面相组成的 X 射线衍射 （XRD） 结果如图 5 所示。
800
700
○
△Fe
600
■ ●
●Al ■Al0.7Fe3Si0.3
500
■△
○Al76.8Fe24
400
衍射强度 （CPS）
本文采用氩气保护下 的 高 频 感 应 钎 焊 工 艺 对 Al 与 45 钢进行焊接， 利用扫描电镜 （SEM） 和显微硬 度计分析了 Al ／ 45 钢钎焊界面附近的微观组织结构及 硬度分布。 利用电子探针和 X 射线衍射分析仪 （XRD） 判定出钎缝过渡区的元素分布情况及相组成。 探讨了 Al ／ 45 钢惰性气体保护下高频感应钎焊的可行 性， 提出了实现 Al 与 45 钢钎焊的合理工艺参数。 通 过对 Al/45 钢的成功焊接， 对于深入研究用常规方法
参考文献： ［1］ 高德金． 节能型铝钢复合结构阳极钢爪［J］． 世界有色金属， 2005，
21（10）： 17-20． ［2］ 于 先 进． 铝 冶 金 进 展 ［M］． 辽 宁 沈 阳 ： 东 北 大 学 出 版 社 ， 2001：
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用电子探针对切割好的 Al ／ 45 钢接头试样作焊缝 区域线分析， 分析结果如图 4 所示。
（c）
（d）图 2 Al ／ 4源自 钢钎焊区表面形貌同时， 钎缝上出现白色枝晶， 如图 3a 所示。 经
EPMA－1600 型电子探针作点成分测定得知： 白色物质
中w（Al）46．493％， w（Fe）35．391％， 如图 3b 所示。 采
属 通 报 ， 2005， 13（21）： 6-9． ［4］ 刘 海 石 ， 曹 玉 军 ， 姚 克 雷 ， 等． 技 术 创 新 与 我 国 电 解 铝 工 业 ［J］．
世界有色金属， 2001， 17 （7）： 16-18． ［5］ Hwang J H， Horny E F， Lin S J， et al． Interface study for stainless
近年来， 把铝－钢结构中钢的高热强性、 硬度及 耐磨性与铝合金的低密度、 高热导性结合起来进行焊 接， 引起了国内外研究者的广泛关注 。 ［4－6］ 但铝、 钢的 密度、 熔点、 热导率等物理性能相差很大， 这促使热 应力的产生， 并且难熔的氧化膜会造成焊缝中存在夹 杂物［7］， 用传统的焊接工艺很难将它们复合在一起。
4 ·试验与研究· 文 章 编 号 ：1002－025X(2009)04-0004-03
焊接技术 第 38 卷第 4 期 2009 年 4 月
Al/45 钢 高 频 感 应 钎 焊 工 艺 及 界 面 组 织 结 构
寇生中1，2， 李望南1，2， 魏代刚 1，2， 刘广桥 1，2