过渡层对硬质合金与45钢激光焊的影响研究
发布时间：2021-03-26 10:52
硬质合金在实际应用中常常需要与钢进行连接,而硬质合金与钢的熔焊一直是硬质合金连接的一个较为棘手的问题,最主要的问题是在焊接过程中由冶金反应形成有害相和由于线膨胀系数差别大造成较大的残余应力而引起开裂。近几年随着高精尖产业的发展,激光焊成为一种使用广泛的焊接方式,越来越多的学者尝试用激光焊来实现硬质合金与钢的异种金属连接,但大部分学者采用电镀或者预置中间层的方式,都存在一些弊端。本文选取ENi102焊条,Z408焊条和Fe55NiC焊丝,以电弧焊的方式在45钢表面预先堆焊过渡层,再与YG20进行激光焊接,对激光焊接头进行了扫描电镜（SEM）观察、能谱（EDS）测试、硬度测试,弯曲力学性能试验,系统的研究了过渡层对硬质合金与钢激光焊的影响,并得到了最佳过渡层的最佳激光焊工艺。主要研究结果如下:YG20硬质合金与45钢无过渡层直接激光焊时,在焊缝与硬质合金界面位置生成了有害脆性η相和鱼骨状共晶碳化物,且硬质合金侧形成宽15μm左右的Co流失区,导致接头性能较弱;45钢表面堆焊过渡层后,抑制了脆性n相的生成,碳化物呈点状弥散分布,硬质合金侧没有明显的Co流失区,焊缝金属硬度较无过渡层接头焊缝明...
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２界面处微观组织??
焊接最大残余应力出现在焊缝或者在硬质合金母材??上，而焊缝和硬质合金母材兼容变形能力差，所以易在这两处形成裂纹。当采用镍铁合??金作为中间材料时，焊缝组织主要由（铁、镍）固溶体和分散分布的碳化物组成。焊缝??的显微硬度显著降低，焊接应力得到了释放。添加镍－铁中间物后，在硬质合金／焊接界??面形成焊接－钎焊接头。界面未形成富含碳化物的过渡层，避免了裂纹的产生之后??陈国庆又对ＷＣ－Ｃｏ硬质合金与４０Ｃｒ钢进行了电子束焊，研究了焊缝中裂纹的形成机理，??结果表明，裂纹主要分为两种类型，如图１－４，?一类为冷却过程中尚未凝固的液态薄膜??不能填充间隙产生的结晶裂纹，一类为较大残余拉应力使得焊缝中硬脆相开裂形成的淬??硬脆化裂纹［３６］。??ｍｍ??（ａ）沿晶裂纹?（ｂ）穿晶裂纹??图１－４焊缝中裂纹形貌??Ｆｉｇ．?１－４?Ｃｒａｃｋ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｉｎ?ｗｅｌｄ??９??
接接头中均产生了较多的气孔缺陷。所以采用粉末烧结的方式??自制了镍基填充层，加入填充层后可以得到外观无缺陷良好的电子束焊接头，但对微观??组织观察发现在ＷＣ－Ｃｏ界面处出现了一条ＷＣ密度要明显小于ＷＣ－Ｃｏ母材中的ＷＣ??密度的“过渡带”，“过渡带”的形成是由于处于固液混合态的ＷＣ－Ｃｏ在熔池及匙孔冲??击作用下向熔池中移动，但是由于电子束焊接冷却速度极快，熔池停留时间较短，因而??仅移动了较小的距离，从而形成了“过渡带”。对引入了填充层后的电子束焊接头进行??了等效应力分析，结果如图１－５，在硬质合金侧形成应力的峰值［３７］。??４?ｉ?一?卜―??－％?＇下部Ｉ??左?３。。－?＾?＼??Ｉ?，?Ｉ?，?Ｉ?，?Ｉ?．?｜??－０．０２?．〇．〇１?０．００?０．０１?〇．〇２??距离／ｍ??图１－５接头等效应力分布曲线??Ｆｉｇ．?１－５?Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ?ｓｔｒｅｓｓ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｊｏｉｎｔ??（６）激光焊??激光焊作为工业中应用十分广泛的一种高能束焊接方法，能量密度高、焊接速度快、??热输入精确可控、焊缝深宽比大、焊后变形小，而且灵活性比较强［５］。由于硬质合金与??钢的线膨胀系数相差较大，在焊接过程中容易产生裂纹，采用激光焊可调节多种参数，??使硬质合金侧的热输入尽可能小，可以降低焊接内应力，避免开裂现象的发生。近十几??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]梯度硬质合金与45钢的TIG焊研究[J]. 张一鸣,潘金芝,夏爽,赵秀娟,陈春焕. 机械制造文摘(焊接分册). 2018(05)
[2]硬质合金与钢电子束焊接接头缺陷及断裂分析[J]. 陈国庆,柳峻鹏,张秉刚,冯吉才. 焊接学报. 2017(10)
[3]Ni元素扩散行为对硬质合金/钢钎焊接头微观组织及力学性能的影响[J]. 李远星,张晓山,朱宗涛,何永攀,韩灯泉,陈辉. 稀有金属材料与工程. 2017(04)
[4]WC-Co-Ni硬质合金与45号钢焊条电弧焊研究[J]. 陈春焕,夏爽,时彦龙,赵秀娟,任瑞铭. 稀有金属. 2018(05)
[5]硬质合金与钢异种金属焊接工艺的研究现状[J]. 张誉喾,马志鹏,张旭昀. 化工机械. 2016(04)
[6]YG20/45#钢激光焊焊缝组织与界面元素扩散研究[J]. 曹晓莲,徐培全,曹卓玥,勾宁,虞蓓蓓. 中国激光. 2015(03)
[7]硬质合金与钢电子束焊接接头组织及性能[J]. 陈国庆,张秉刚,吴振中,何俊,冯吉才. 焊接学报. 2013(06)
[8]硬质合金与钢焊接技术的研究现状[J]. 陈国庆,张秉刚,吴振中,冯吉才. 硬质合金. 2012(06)
[9]高功率光纤激光焊接的研究进展[J]. 崔丽,张彦超,贺定勇,李晓延,蒋建敏. 激光技术. 2012(02)
[10]钎料对YG8合金与低碳钢焊接性能的影响[J]. 陈洪生,冯可芹,魏仕烽,万维财,熊计. 硬质合金. 2011(05)
博士论文
[1]硬质合金与钢熔焊界面组织与性能[D]. 赵秀娟.大连交通大学 2004
硕士论文
[1]激光焊条件下WC晶粒长大及接头组织性能研究[D]. 于香苑.上海工程技术大学 2016
[2]硬质合金/钢激光焊接头组织性能分析[D]. 曹晓莲.上海工程技术大学 2015
[3]WC-Co硬质合金与钢电子束熔钎焊研究[D]. 吴振中.哈尔滨工业大学 2013
[4]硬质合金与钢钎焊接头的残余应力研究[D]. 路汉刚.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3101460
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２界面处微观组织??
焊接最大残余应力出现在焊缝或者在硬质合金母材??上，而焊缝和硬质合金母材兼容变形能力差，所以易在这两处形成裂纹。当采用镍铁合??金作为中间材料时，焊缝组织主要由（铁、镍）固溶体和分散分布的碳化物组成。焊缝??的显微硬度显著降低，焊接应力得到了释放。添加镍－铁中间物后，在硬质合金／焊接界??面形成焊接－钎焊接头。界面未形成富含碳化物的过渡层，避免了裂纹的产生之后??陈国庆又对ＷＣ－Ｃｏ硬质合金与４０Ｃｒ钢进行了电子束焊，研究了焊缝中裂纹的形成机理，??结果表明，裂纹主要分为两种类型，如图１－４，?一类为冷却过程中尚未凝固的液态薄膜??不能填充间隙产生的结晶裂纹，一类为较大残余拉应力使得焊缝中硬脆相开裂形成的淬??硬脆化裂纹［３６］。??ｍｍ??（ａ）沿晶裂纹?（ｂ）穿晶裂纹??图１－４焊缝中裂纹形貌??Ｆｉｇ．?１－４?Ｃｒａｃｋ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｉｎ?ｗｅｌｄ??９??
接接头中均产生了较多的气孔缺陷。所以采用粉末烧结的方式??自制了镍基填充层，加入填充层后可以得到外观无缺陷良好的电子束焊接头，但对微观??组织观察发现在ＷＣ－Ｃｏ界面处出现了一条ＷＣ密度要明显小于ＷＣ－Ｃｏ母材中的ＷＣ??密度的“过渡带”，“过渡带”的形成是由于处于固液混合态的ＷＣ－Ｃｏ在熔池及匙孔冲??击作用下向熔池中移动，但是由于电子束焊接冷却速度极快，熔池停留时间较短，因而??仅移动了较小的距离，从而形成了“过渡带”。对引入了填充层后的电子束焊接头进行??了等效应力分析，结果如图１－５，在硬质合金侧形成应力的峰值［３７］。??４?ｉ?一?卜―??－％?＇下部Ｉ??左?３。。－?＾?＼??Ｉ?，?Ｉ?，?Ｉ?，?Ｉ?．?｜??－０．０２?．〇．〇１?０．００?０．０１?〇．〇２??距离／ｍ??图１－５接头等效应力分布曲线??Ｆｉｇ．?１－５?Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ?ｓｔｒｅｓｓ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｊｏｉｎｔ??（６）激光焊??激光焊作为工业中应用十分广泛的一种高能束焊接方法，能量密度高、焊接速度快、??热输入精确可控、焊缝深宽比大、焊后变形小，而且灵活性比较强［５］。由于硬质合金与??钢的线膨胀系数相差较大，在焊接过程中容易产生裂纹，采用激光焊可调节多种参数，??使硬质合金侧的热输入尽可能小，可以降低焊接内应力，避免开裂现象的发生。近十几??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]梯度硬质合金与45钢的TIG焊研究[J]. 张一鸣,潘金芝,夏爽,赵秀娟,陈春焕. 机械制造文摘(焊接分册). 2018(05)
[2]硬质合金与钢电子束焊接接头缺陷及断裂分析[J]. 陈国庆,柳峻鹏,张秉刚,冯吉才. 焊接学报. 2017(10)
[3]Ni元素扩散行为对硬质合金/钢钎焊接头微观组织及力学性能的影响[J]. 李远星,张晓山,朱宗涛,何永攀,韩灯泉,陈辉. 稀有金属材料与工程. 2017(04)
[4]WC-Co-Ni硬质合金与45号钢焊条电弧焊研究[J]. 陈春焕,夏爽,时彦龙,赵秀娟,任瑞铭. 稀有金属. 2018(05)
[5]硬质合金与钢异种金属焊接工艺的研究现状[J]. 张誉喾,马志鹏,张旭昀. 化工机械. 2016(04)
[6]YG20/45#钢激光焊焊缝组织与界面元素扩散研究[J]. 曹晓莲,徐培全,曹卓玥,勾宁,虞蓓蓓. 中国激光. 2015(03)
[7]硬质合金与钢电子束焊接接头组织及性能[J]. 陈国庆,张秉刚,吴振中,何俊,冯吉才. 焊接学报. 2013(06)
[8]硬质合金与钢焊接技术的研究现状[J]. 陈国庆,张秉刚,吴振中,冯吉才. 硬质合金. 2012(06)
[9]高功率光纤激光焊接的研究进展[J]. 崔丽,张彦超,贺定勇,李晓延,蒋建敏. 激光技术. 2012(02)
[10]钎料对YG8合金与低碳钢焊接性能的影响[J]. 陈洪生,冯可芹,魏仕烽,万维财,熊计. 硬质合金. 2011(05)
博士论文
[1]硬质合金与钢熔焊界面组织与性能[D]. 赵秀娟.大连交通大学 2004
硕士论文
[1]激光焊条件下WC晶粒长大及接头组织性能研究[D]. 于香苑.上海工程技术大学 2016
[2]硬质合金/钢激光焊接头组织性能分析[D]. 曹晓莲.上海工程技术大学 2015
[3]WC-Co硬质合金与钢电子束熔钎焊研究[D]. 吴振中.哈尔滨工业大学 2013
[4]硬质合金与钢钎焊接头的残余应力研究[D]. 路汉刚.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3101460
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