二氧化碳气体保护焊在调质钢焊接中的应用
ZG35CrMo调质钢的焊接中，焊接效果要求较高，若使用电弧焊对其进行焊接，其接头效果往往达不到标准要求，因此文章便针对二氧化碳气体保护焊在ZG35CrMo调质钢焊接中的应用进行了分析，并通过实验研究，对其焊接后的性能进行了论述。
标签：二氧化碳；焊接；ZG35CrMo；工艺
引言
ZG35CrMo属于中碳钢，且状态为调质状态，在经济性能以及力学性上具有良好的性质，因而被广泛应用于大型设备重要部件的制造中，而该类部件的生产加工大多采用了焊接的形式，并且由于其制造过程以及零件的设计都会受到局限，所以，需要在生产中对焊接部件进行调质，即焊接处理对象处于调质状态。该状态下无法进行焊后热处理，因此焊接后接头会发生软化或者热影响区会发生催化甚至断裂的现象。
1 裂纹产生原因分析
1.1 裂纹的产生
1.1.1 热裂纹。由于ZG35CrMo属于中碳钢，因而材料中碳元素以及合金元素都具有较高的质量分数，从而使得焊缝的结晶温度区间相对于普通钢材高出许多，热裂纹敏感性受到偏析加重的影响会有所增加，所以，焊接所选用的材料应当为碳元素、硫元素、磷元素等含量较低的材料，同时对材料中Mn/S比予以提升，以此对热裂纹在焊接接缝发生的几率予以降低。
1.1.2 冷裂纹。一般来说低碳钢在焊接时，焊接效果较好，作为中碳钢的ZG35CrMo钢来说，由于材料中合金元素以及碳元素质量分数较高，因此MS点相对较低，材料具有较高的淬硬倾向，所以材料极易发生冷裂纹。淬硬倾向增加。另外受到MS点的影响，焊接时，钢材无法自动形成回火效应，而且受到材料中碳含量的影响，无法产生低碳马氏体，只能产生高碳马氏体，而此种马氏体脆硬性较高，因此发生冷裂纹便是在所难免的。所以ZG35CrMo钢的冷裂纹倾向是低合金钢材中最严重的，而避免该类裂纹产生的有效方式便是减少产生焊接中高碳马氏体的量。
1.2 热影响区分析
1.2.1 脆化。高碳马氏体不仅仅会引发冷裂纹，同时也会引起过热区脆化，由于冷却速度快，因此会生成大量的马氏体，而马氏体会引起严重的脆化现象。虽然冷却速度受到热输入焊接影响而有所减缓，但是由于高温区停留时间的增加，反而使得奥氏体晶粒发生变大，待冷却后得到的马氏体体积更为粗大，无法
对焊接处脆性予以改善。而通过二氧化碳保护焊的工艺，结合预热、后热以及焊后缓冷等措施，不但能够有效缩短高温停留时间，同时能够减少马氏体的生成。并且能够有效控制热输入，在焊接过程中有效减少热影响区的宽度，同时缩小引起脆化区域。
1.2.2 焊接区域的软化区。回火温度对于焊接性能的影响极大，在调质处理时，处理回火会对软化程度造成严重影响，温度越低软化越严重。在焊接过程中必须保证焊接工艺在设计上能够保证焊接接缝的金属性能适中保持良好，即化学性能和力学性能均能够有效保持，对适合的热输入进行选择同时保证层间温度同预热温度配合默契，爆炸能够在焊接的热影响区能够得到最佳的组织，同时，保证对氢含量的有效控制，以此对冷裂现象进行进一步的预防。
2 二氧化碳气体保护焊分析
2.1 现状分析
在对调质状态下的铸钢进行焊接时多数以电弧焊接方式作为焊接的首选，相对比母材，采用电弧焊进行焊接时，设计过程中不会承受过多的荷载，联系焊缝是采用电弧焊接方式最基本的焊缝形式，并且焊接过程中只要保证焊缝不会开裂即可。该种焊接方式在进行此类钢材的焊接时往往都受到焊接方式的局限，因而焊接效率较低，并且会产生较宽的热影响区，从而降低焊接接头的强度，使得接头脆性增大，均匀性上较差。在焊接时可以选用不同的焊丝，从而保证焊接接头能够同母材之间良好匹配，保证工作焊缝的强度，同时增加焊缝的联系。
2.2 二氧化碳焊的热输入
针对此类焊接处理，不但要保证焊接头同设计预期要求相适应，最重要的是保证有效控制热输入，使其适中处在合理的范围中。这是由于热输入会对接头的性能造成巨大的影响。若热输入超过合理范围，则会导致HAZ晶体过大，在焊接过程中生成的珠光体、铁素体较为粗大，降低了焊接体的韧性，尤其针对此类钢材，会形成M-A组元，对韧性的不利影响同样十分巨大。反之，热输入不足，则会生成高碳马氏体，降低韧性的同时，会对脆性转变温度造成影响，使之相对升高。
2.3 二氧化碳焊的飞溅控制
飞溅问题一直是二氧化碳焊自身的一个较大缺陷，调质钢的焊接同样存在如何减少飞溅的问题。经过深入研究和对比，笔者选择的脉冲电弧焊是一种非常有效的方法。同直流电源相比，脉冲电弧焊具有良好的引弧性能和对所焊工件良好的适应性能等诸多优点，在整个脉冲功率区可以使熔滴平稳过渡，最大限度地减少了飞溅。
3 焊接试验
3.1 焊接工艺
3.1.1焊接材料的选择。调质状态下的焊接，焊后又不再进行热处理，焊材的选择首先要保证接头的力学性能，即熔敷金属的强度、韧性等均不能低于母材规定的最小要求。考虑到产品自动焊接的要求，层间不易进行清理工作，实芯焊丝就是较好的选择。保护气体为纯二氧化碳（气体纯度/9915%）气体。
3.1.2 焊接规范。焊前对焊道及其两侧100mm范围内用氧-乙炔火焰预热300～350℃，焊接过程中层间温度不低于250℃。焊后立即用氧-乙炔火焰将焊缝及其两侧加热到350e，保温5min后缓冷。焊接过程采用多层多道、连续施焊，单层熔敷金属厚度最大5mm，除每一面的第1层和表面层外，其余各层焊后均用小锤锤击焊道，以降低残余应力。
3.2 试验结果
试验结果表明，70C焊丝试件各项力学性能均符合要求，80G焊丝试件除冲击功良好以外，其余性能略低于材料要求。显而易见，强度匹配的70C焊丝及其焊接工艺更符合实际需要。经力学性能试验满足要求后，又对70C焊丝做了金相检验，以进一步掌握该焊接接头的微观性能。为进一步了解70C焊丝熔敷金属的微观组织，取焊缝横截面经抛光腐蚀后做金相检验，可以看出，焊缝区组织为带状铁素体+珠光体+少量贝氏体，热影响区组织主要为贝氏体+索氏体。这说明焊前的预热以及热输入、后热等工艺措施，有效避免了高碳马氏体的生成，同时将热影响区的过热部分很好地控制在2mm范围之内，有效预防了冷裂纹的产生。这充分证明了试验中采用的焊接规范可以得到合理的组织形态，能满足母材的各项要求。
4 结束语
首先，二氧化碳保护焊的热量相对集中不会产生大量飞溅，因而焊接效率较高，并且焊接过程中不会产生大量的氢，容易保证焊接质量，因此在铸钢的焊接中常常选用该种焊接方式。其次，针对中碳调质钢的焊接中，若其状态为调质状态，那么其热输入选择较低的输入，控制预热和后热处理，能够有效减少焊接头的裂纹以及热影响区温度过高的现象，有效的提高了焊接质量。最后总结出，采用二氧化碳保护焊的方式完全可以满足ZG35CrMo调质钢的焊接要求。
参考文献
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