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碳化鉻耐磨板生成晶核的條件是過冷度。在一定范圍內過冷度越大,固液兩相的自由能相差越多,越有利于形成晶核。焊接時的冷卻速度高,容易較大的過冷度,有利于凝固過程的進行。與雙金屬耐磨板一樣,碳化鉻耐磨板熔池中的晶核也是以異質晶核(非自發(fā)晶核)為主。 熔池中存在有兩種所謂現(xiàn)成表面:一種是合金元素或雜質的懸浮質點,由于溫度高,可以成為異質晶核的難熔質點很少(在一般正常情況下所起作用不大);另一種就是熔合區(qū)附近加熱到半熔化狀態(tài)基本金屬的晶粒表面,這個半熔化的晶粒的尺寸與構造新相形成條件,而成為新形核的表面。 也就是說,熔池凝固時主要是以半熔化的母材晶粒為晶核并長大。因此,熔池具備了有利的形核條件。焊接時,為改善碳化鉻耐磨板焊縫金屬的性能,通過焊接材料加入一定量的合金元素(如鋁、、鈦、鉬等)可以作為熔池中非自發(fā)晶核的質點,從而使焊縫金屬晶粒細化。 焊接熱循環(huán)作用下的焊縫形成有幾個重要階段,首先是耐磨襯板的局部和填充金屬熔化,然后是熔化金屬由液相到固相的凝固結晶,再就是連續(xù)冷卻的固態(tài)相變。熔焊方法形成的焊接熔池的凝固結晶過程是晶體生產(chǎn)晶核與晶核長大的過程。
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但焊接熔池結晶與一般的鋼板結晶相比有如下特點。熔池體積小,冷卻速度快焊接熔池的尺寸形狀取決于焊接方法、耐磨襯板熱物理性質和工藝參數(shù),典型的熔池形狀是一個半橢球狀。一般焊接電流增大時,熔池的深度隨之增大,而熔寬相當減小;焊接電弧電壓增大時,熔深減小而熔寬相對增大。 焊接速度增大時,整個熔池體積減小,并呈細長狀。焊接熱輸入增大時,熔池長度也隨之增大。除了電渣焊外,一般焊接方法的熔池質量不超過100g,體積是很小的;而且熔池周圍又被冷金屬包圍,因此熔池的冷卻速度快,平均冷卻速度約為4-100℃/s。 熔池溫度分布不均勻,液態(tài)金屬處于過熱狀態(tài)熔池前部和中心處于過熱狀態(tài),發(fā)生耐磨襯板的熔化;熔池后部溫度較低,熔池底部接近耐磨襯板的熔點。熔池的平均溫度一般超過鋼板的熔點200-500℃。焊接熱輸入越大,熔池的平均溫度越高,熔池的過熱度越大。 熔池處于不斷運動狀態(tài),熔池存在時間短焊接熔池中的液態(tài)金屬始終處于運動狀態(tài)。由于熔池隨熱源作同步運動,熔池前部熔化的同時,熔池后部也在凝固。即熔池各部位或整個熔池停留于液態(tài)的時間極短,熔池凝固速度是相當快的。
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鐵素體耐磨襯板中的合金元素主要是鉻和鉬,為了改善某些性能,還可以加入、鈮、鎢、硼等合金元素。鉻的影響鉻是耐磨襯板中極重要的合金元素。當鋼板中含Cr量足夠高時,能在鋼板的表面形成致密的Cr2O3氧化膜,這層氧化膜能在一定程度上阻止氧、硫、氮等腐蝕性氣體向鋼板中擴散,也能阻止金屬離子向外擴散。 耐磨襯板的耐高溫腐蝕性能與Cr量有一定的關系,當含Cr量達到12%時,鋼板的高溫抗氧化能力明顯。此外,Cr的熔點高,本身就具有優(yōu)異的抗蠕能,在低合金鋼板中加入1%左右的Cr就能明顯鋼板的熱強性。在耐磨襯板中,Cr通常是與Mo復合應用的,Cr能調節(jié)Mo在碳化物和固溶體之間的分配。 在利用Cr-Mo復合強化時,必須使Cr、Mo含量維持在交互作用的值,方能達到的強化效果。研究表明,1Cr-1/2Mo和Cr-1Mo的復合是恰當?shù)摹cf的影響鉬是熱強性的重要合金元素之一,耐磨襯板中一般都含有固溶于鐵素體,能顯著鐵素體的再結晶溫度,從而蠕變強度。 Mo同時能以細小的碳化物的形式析出,產(chǎn)生彌散強化作用。的影響主要是通過適當?shù)臒崽幚恚杉毿〉木鶆蚍植嫉奶蓟镱w粒,使鋼板得以強化。在Cr-Mo-V鋼板中,由于V的碳化物十分,將碳固定而Cr、Mo等合金元素更多地溶入固熔體,這樣,間接地起到了促進固溶強化的作用。點擊查看龍澤鋼材(保定市分公司)的【產(chǎn)品相冊庫】以及我們的【產(chǎn)品視頻庫】
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