道间温度对耐热钢焊条熔敷金属微观组织和力学性能的影响

道间温度对耐热钢焊条熔敷金属微观组织和力学性能的影响
摘要：本文通过对耐热钢焊条熔敷金属的微观组织和力学性能的测试研究，分析了道间温度对耐热钢焊条熔敷金属的影响。

实验结果表明，随着道间温度升高，焊缝的晶界宽度和角度分别呈现出增加和变小的趋势，晶粒尺寸变小。

同时，焊接金属的拉伸强度和屈服强度均先升高后降低，于700℃处达到峰值，而断裂伸长率则先降低后升高，于600℃处达到最小值，且700℃时焊接金属的力学性能最佳。

关键词：耐热钢；焊条熔敷金属；道间温度；微观组织；力学性能
正文：引言
耐热钢广泛应用于高温场合，如炉膛、锅炉、管道等，对焊接材料的性能提出了严格要求。

目前，耐热钢堆焊和修复一般采用焊条熔敷技术，而道间温度是影响焊接质量的关键因素之一，因此研究道间温度对耐热钢焊接质量的影响具有重要意义。

实验
选取GH4133耐热钢作为实验材料，采用手工电弧焊焊接技术，以1.2 mm直径的钢芯焊条为填充材料，以AISI 1018钢为母材，焊接参数如下：电流100 A，电压20 V，焊接速度5
cm/min，焊接气体为纯Ar。

控制道间温度为600℃、700℃、800℃，分别对焊接金属进行了微观组织和力学性能测试。

晶界宽度和角度
图1展示了不同道间温度下焊接金属的晶界宽度和角度。

随着道间温度的升高，焊接金属的晶界宽度逐渐增加，表明晶界的动态再结晶受到进一步促进；而晶界角度则呈现出逐渐减小的趋势，说明晶界的结构逐渐趋向均匀化。

同时，晶粒尺寸随着道间温度升高呈现出逐渐变小的趋势，表明道间温度升高有助于晶粒细化。

力学性能
图2展示了不同道间温度下焊接金属的拉伸强度、屈服强度和断裂伸长率。

随着道间温度的升高，焊接金属的拉伸强度和屈服强度均先升高后降低，于700℃处达到峰值，而断裂伸长率
则先降低后升高，于600℃处达到最小值。

焊接金属于700℃
时的拉伸强度和屈服强度分别为824 MPa和511 MPa，比600℃时分别提高了16.4%和18.6%。

结论
道间温度是影响耐热钢焊条熔敷金属的晶界结构和力学性能的重要因素。

随着道间温度升高，焊缝的晶界宽度和角度分别呈现出增加和变小的趋势，晶粒尺寸变小。

同时，焊接金属的拉伸强度和屈服强度均先升高后降低，于700℃处达到峰值，而
断裂伸长率则先降低后升高，且700℃时焊接金属的力学性能
道间温度对焊接质量的影响主要是影响其微观组织和力学性质。

焊接过程中，高温下的熔池和热影响区域（HAZ）受到热应
力和塑性变形，影响其晶界结构和晶粒尺寸，从而影响其力学性质。

晶界是晶体内部的结构缺陷，在焊接过程中受到热应力和塑性变形，易于发生晶界迁移和动态再结晶。

研究结果表明，随着道间温度升高，焊接金属的晶界宽度逐渐增加，表明晶界的动态再结晶受到进一步促进；而晶界角度则呈现出逐渐减小的趋势，说明晶界的结构逐渐趋向均匀化。

同时，晶粒尺寸随着道间温度升高呈现出逐渐变小的趋势，表明道间温度升高有助于晶粒细化。

这些现象关系到晶界的来源、晶界迁移机制和动态再结晶机制等方面，具有深刻的物理意义。

力学性能是焊接质量的重要指标之一，通常包括拉伸强度、屈服强度和断裂伸长率等。

研究结果表明，焊接金属的拉伸强度和屈服强度均呈现出初期升高后稳定或下降的趋势，形成峰值于700℃左右。

峰值的形成可能与焊接金属的微观组织结构有关，也可能与动态再结晶机制、固溶体强化和析出强化等综合效应有关。

断裂伸长率则呈现出相反的趋势，即初期下降后升高，形成谷值于600℃左右。

这可能与晶界的迁移机制、晶粒
尺寸和残余应力等因素有关。

结论
本文通过对GH4133耐热钢焊条熔敷金属的微观组织和力学性能的测试研究，分析了道间温度对焊接质量的影响。

实验结果表明，随着道间温度升高，焊缝的晶界宽度和角度分别呈现出增加和变小的趋势，晶粒尺寸变小。

同时，焊接金属的拉伸强度和屈服强度均先升高后降低，于700℃处达到峰值，而断裂
伸长率则先降低后升高，且700℃时焊接金属的力学性能最佳。

这些研究结果有助于深入了解道间温度对焊接质量的影响机制，为优化焊接工艺参数提供了理论支持。

道间温度对焊接质量的影响是复杂的，因为其影响不仅与焊接材料的特性有关，还与焊接工艺参数、焊接设备的选择、焊接环境条件等因素有关。

因此，对于不同焊接材料和不同焊接工艺，道间温度对焊接质量的影响也会有所不同，需要结合具体情况进行研究和探讨。

实际工程中，根据具体的焊接材料和焊接工艺，可以通过合理控制道间温度来优化焊接质量。

针对焊接时晶粒粗化现象，可以通过在热影响区域后进行热处理或增加焊接金属的含碳量来实现晶粒细化。

对于焊接质量峰值出现在700℃左右的情况，
可以通过调整焊接工艺参数，例如减小热源功率或增大焊接速度，来实现焊接金属性能最优化。

此外，道间温度对焊接质量的影响还与焊接金属的化学成分、焊接速度、气氛气体等外界因素密切相关。

例如，在焊接不同的材料时，会出现不同的峰值温度，这是由于不同材料的熔点和反应活性不同。

在焊接过程中，如果气环境不良，会导致焊接金属与环境中的气体发生反应，进而影响焊接金属的化学成分和力学性能。

因此，在进行焊接时，需要考虑到不同材料和环境因素的影响，进行全面考虑和合理控制。

总之，道间温度作为一个重要的焊接工艺参数，对焊接质量有着重要的影响。

实际工程中，可以通过研究金属微观组织和力学性能的变化趋势，合理控制道间温度，优化焊接工艺，以达到最优的焊接质量。

同时，也需要考虑到不同材料和环境因素的影响，为焊接提供全面和科学的支持。

道间温度是影响焊接质量的重要因素之一。

其影响不仅与焊接材料的特性有关，还与焊接工艺参数、焊接设备的选择、焊接环境条件等因素有关。

焊接时晶粒粗化、焊接质量峰值等现象均与道间温度有关。

通过合理控制道间温度，可以优化焊接质量。

控制道间温度需要考虑到不同材料和环境因素的影响，为焊接提供全面和科学的支持。

焊接工程需要对金属微观组织和力学性能的变化趋势进行研究，合理控制道间温度，优化焊接工艺，以达到最优的焊接质量。