碳能增大S的偏析,而Mn却可以减小S的偏析, Mn、Ni、Cr等合金元素容易产生偏析,而S却不易产生偏析。焊缝金属组织及其形状的不同,产生偏析的程度也不同。例如,低碳钢焊缝[w(C)=0.19%,w(Mn)=0.5%]在不同结晶形态时,Mn的偏析见表3名。由此可知,低碳钢树枝状品间隔的偏析程度较为严重。
宏观偏析。焊接熔池在其后半部底面边界产生冷却凝固时,其柱状晶前端液态金属二的溶质元素含量较高,而在熔池其他部位仍保持溶质的较低浓度状态。由于熔池受电弧表面张力、熔池温差和熔池中气体析出等作用力而发生较强烈的搅拌,影响到结晶时浓度和温度的变化。在柱状晶连续长大时,较纯金属优先结晶,会将熔池中的溶质及杂质“赶”向液态金属后来凝固的部位,尤其是溶池最后凝固的中心部位而形成较大的偏析。这种熔池中心形成的偏析可以在其剖面进行宏观试样观察时看到,称为宏观偏析。
层状偏析。从焊缝的断面金相分析,难于形成温度梯度形态依次转向均匀,凝固时不均匀,可以观察到熔池在凝固过程中晶体长大速率有周期性的变化,这与结晶时熔质浓度及其温度的周期性变化等相关,因而形成化学成分不均匀的分层组织,如图所示为采用放射性 同位素(S35)实验的照片。硫化物成链状分布,其层状线为硫化物凝固偏析的痕迹。层状涓析造成焊缝化学成分及其组织和力学性能的不均匀性,同时会沿层状组织造成有害溶质,二氢及杂质的聚集而产生脆性带及其裂纹,气孔和夹杂等缺陷。
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