
虽然堆焊耐磨板高强匹配焊接技术通过提高焊缝金属的强度可以降低位于焊缝中的裂纹的扩展驱动力,从而提高焊接接头抗断能力,但前提是接头总体韧性处于较高水平。随着堆焊复合耐磨板强度的提高,焊接冷裂纹敏感性增大、焊缝韧性降低,焊接难度增大。相反,采用焊接裂纹敏感性相对较低、焊缝金属塑韧性相对较高的低强匹配焊接技术能较好的控制焊接冷裂纹的产生并保证接头的抗断性能。从大量的研究结果与实际工程经验来看,低强匹配是解决堆焊复合耐磨板焊接难题的有效途径。
1、冷却速率:影响堆焊复合耐磨板冷却的主要因素是冷却速率。冷却速率是指入口-出口侧的温度差与冷却时间的比率。冷却时间是指在有效冷却段的停留时间。提高冷却速率,即加速冷却,可细化钢板的微观组织,从而提高钢板强度。
加速冷却可通过以下途径提高强度:细化铁素体晶粒、析出强化以及贝氏体相变强化。然而,提高屈服强度和抗拉强度的机理不同。加速冷却通过细晶强化和析出强化来提高屈服强度,而抗拉强度的提高则是通过贝氏体相变强化实现。
研究400HV10钢(0.15%C-1.4%Mn-0.04%Nb)在直接淬火条件下不同冷却速率对组织的影响发现,空冷时(1℃/s)获得铁素体/珠光体组织以及少量的马氏体,硬度达到220HV10(对应于抗拉强度740MPa)。中等冷却速率(10℃/s)获得贝氏体组织,硬度为290HV10(抗拉强度约940MPa),而采用更高的冷却速率(30℃/s),则得到100%的马氏体组织,硬度高达410HV10(抗拉强度约1300MPa)。
2、物理约束:采用现代化冷却设备很容易达到100℃/s以上的冷却速率。然而,如此高的冷却速率仅能在堆焊复合耐磨板表面以及薄规格的堆焊复合耐磨板上才能实现。对于厚规格堆焊复合耐磨板,堆焊复合耐磨板芯部能够达到的冷却速率随复合耐磨板厚度的增加而显著下降,其-性因素是堆焊复合耐磨板的导热性。
堆焊复合耐磨板表面和芯部冷却速率的差异导致组织不同,从而造成堆焊复合耐磨板性能的不均匀性。而且,微观组织的差异导致在堆焊复合耐磨板表面和芯部之间产生张力应力,对堆焊复合耐磨板的平直度产生影响。
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