Zn含量對銅合金手工自蔓延焊接Cu-Zn焊縫金屬凝固組織的影響
時間：2019-06-13
作者：無錫不銹鋼板
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銅及銅合金具有優良的導電性、導熱性、耐腐蝕性和延展性，且力學性能和加工性能良好。銅及銅合金手工自蔓延焊接作為一種新興的銅合金焊接工藝已成為自蔓延技術研究的方向之一。該工藝具有以下特點：不需要電源、氣源及其他設備，小巧輕便，便于攜帶；焊接熱變形小，對金屬表面銹蝕不敏感；焊縫具有較高強度，焊縫抗拉強度可達300MPa以上。銅合金手工自蔓延焊接接頭的形成，同樣經歷加熱、融化、冶金反應、凝固結晶、固態相變，直至形成焊接接頭。焊藥的成分決定了焊縫的成分及組織，決定了焊接接頭的力學性能。為提高融敷金屬與母材潤濕性以改善銅合金自蔓延焊接工藝性能，使得焊接接頭的力學性能與母材保持一致，焊藥的成分設計必須保證自蔓延焊接焊縫金屬為Cu-Zn合金，而其中Zn含量添加的多少對銅合金手工自蔓延焊接Cu-Zn焊縫金屬凝固組織的影響至關重要。
試驗用材為H62黃銅板，試件尺寸：70mm×30mm×5mm。試件采用平板對接焊接，不開坡口。手工自蔓延焊接采用的燃燒型焊條焊藥由高熱劑、合金劑和造渣劑組成，采用的Zn含量分別為：2%、4%、8%。焊接速度為3.5～5mm·s-1，焊接傾角為80～90°，燃弧長為5～10mm。
H62手工自蔓延焊接接頭焊縫區為單相α，熔合區和熱影響區組織由α相和網狀β相組成。焊縫金屬中的Zn來源于焊藥合金劑中的Zn和母材中的Zn。隨著焊縫金屬中Zn含量的增加，焊接接頭抗拉強度和硬度提高，沖擊韌度有所下降；整個焊縫凝固過程仍不是非平衡凝固過程，焊縫合金組織不均勻，測得硬度值存在著較大的起伏。由于受熱源加熱時間變長，靠近焊縫熔合區的晶粒明顯大于母材處晶粒；熱影響區存在較寬過熱區，使焊接接頭熱影響區變得薄弱。