焊縫中的偏析

  液體金屬在結(jié)晶過程中所發(fā)生的化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為
偏析。凡在合金中溶解度小的元素，其偏析傾向大，一般是S、P、C
的偏析傾向最大，而Mo、Ni、Cr、W等偏析傾向依次減弱。合金成
分的偏析對焊縫金屬的性能影響很大，如果偏析雜質(zhì)能形成易熔
共晶或脆性相，則對焊接接頭機(jī)械性能、抗熱裂紋、抗氣孔、抗腐蝕
等性能的影響就更大。焊縫金屬的偏析主要有樹枝狀偏析和層狀
偏析兩種。

樹枝狀偏析
  前面講過，熔池金屬的結(jié)晶是在熔池周邊半熔化晶粒表面上
聯(lián)生出方向一致的一束樹枝晶。由金屬學(xué)可知，樹枝晶的形成是
先有晶軸、后有晶枝，晶枝問的間隙是最后結(jié)晶填滿的。先結(jié)晶的
晶軸部分最純，后結(jié)晶部分富含雜質(zhì)。由二F這種選擇結(jié)晶所引起
化學(xué)成分的不均勻性，稱為樹枝狀偏析。這種偏析是在一個(gè)晶粒
內(nèi)發(fā)生的，所以樹枝偏析又稱顯微偏析。由于晶軸、晶枝與晶枝問
的化!學(xué)成分不同，因此有可能用金相腐蝕的方法把焊縫金屬樹枝
晶顯現(xiàn)出來。
  試驗(yàn)表明，偏析程度與結(jié)晶時(shí)的冷卻速度有關(guān)。當(dāng)冷卻速度
很小時(shí)(如焊接時(shí)的預(yù)熱加保溫緩冷)，則各元素有充分時(shí)間擴(kuò)散，
以達(dá)到化學(xué)成分均勻化，樹枝狀偏析程度就小。當(dāng)冷卻速度較大
時(shí)，則有的元素?cái)U(kuò)散了，有的還未來得及擴(kuò)散，樹枝狀偏析程度就
最大。當(dāng)冷卻速度很大時(shí)(一般焊接情況下)，則合金元素來不及
擴(kuò)散就彌散結(jié)晶了，到低溫時(shí)擴(kuò)散也較困難，所以樹枝狀偏析又減
弱。合金狀態(tài)圖中液相線與固相線的溫度區(qū)間越大的合金，越易
造成樹枝狀偏析。碳能增加硫在鋼中的偏析，錳卻能減少硫的偏
析

產(chǎn)生層狀偏析的原因是剛結(jié)晶的金屬較純(并因溶解度降低，
雜質(zhì)還要由已結(jié)晶的金屬向液體金屬擴(kuò)散)，雜質(zhì)被排擠到結(jié)晶前
沿，在快速冷卻中，這些雜質(zhì)來不及向熔池液態(tài)金屬深處擴(kuò)散就已
凝固，所以形成周期性的含雜質(zhì)多少不一的結(jié)晶層。

  隨焊縫截面形狀的不同，偏析出現(xiàn)的類型也不同。小截面的
焊縫易出現(xiàn)層狀偏析，大截面的焊縫根部出現(xiàn)層狀偏析，而中部和
上部則出現(xiàn)樹枝狀偏析。

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