钎缝间隙对纯铜钎焊Q235钢接头组织与力学性能的影响

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本文使用纯铜作为钎料,通过炉中钎焊实现了规格相同的Q235圆钢的大面积对接,在其他工艺参数都相同的条件下,设计得到的接头钎缝间隙分别为0.01mm、0.30mm、0.60mm、1.00mm、1.20mm、1.50mm、1.80mm 和 2.10mm。对焊后接头进行了微观组织和力学性能分析,探究钎缝间隙对接头组织和性能的影响规律以及接头强化机理,得出结论如下:(1)钎焊接头成形良好,钎料与母材结合紧密,界面清晰,未出现焊接缺陷;结合界面上存在钎料沿晶界向母材渗入的现象,部分母材脱离界面进入焊缝之中。(2)接头中钎料与母材的元素相互扩散,扩散进钎料的Fe元素以固溶体与富集态形式分布于焊缝中,扩散进母材的Cu元素以固溶体形式分布于临近界面约10μm的范围内。(3)常温拉伸实验中钎缝间隙不超过0.30mm的试样断裂于母材,抗拉强度为380MPa,接头强度高于同一焊接结构中的母材;若钎缝间隙超过0.30mm,则试样均于焊缝中心发生韧性断裂,接头抗拉强度随钎缝间隙增大而减小。(4)冲击实验中所有试样均为韧性断裂,接头冲击韧性随钎缝间隙增大而增大,最大值98.62J/cm2;弯曲实验中随钎缝间隙增大,接头抗弯强度先减小后增加,最小抗弯强度为598MPa,试样均没有在接头处断裂或产生裂纹;焊缝内钎料的硬度得到了轻度提升,钎缝间隙差异对接头硬度没有显著影响,拉伸实验后接头区域硬度提升明显。(5)高周疲劳实验结果显示,钎焊接头疲劳寿命随钎缝间隙增大而减小;在2×106的循环次数下,钎缝间隙0.30mm的接头95%存活率下的疲劳强度为166MPa,疲劳比为0.43,接头疲劳性能优良。
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