高速鋼與碳鋼異種鋼焊接工藝研究

高速鋼與碳鋼異種鋼焊接工藝研究

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1、高速鋼與碳鋼異種鋼焊接工藝研究  摘要:高速鋼具有高硬度、熱硬性和耐磨性,廣泛用于車刀、銑刀、鉆頭等工具中。本文分析了高速鋼與碳鋼異種鋼的焊接性,總結(jié)高速鋼焊接的傳統(tǒng)的熔焊方法,以及工具焊接中普遍使用的摩擦焊、閃光焊和釬焊和新型的相變超塑性焊接方法。  關(guān)鍵詞:高速鋼;焊接工藝;摩擦焊;釬焊  Abstract:Highspeedsteelwithhighhardnessandhothardnessandwearresistance,widelyusedinlathetool,millingcutter,drillandothertools.Thi

2、spaperhasanalyzedthehighspeedsteelandcarbonsteelweldingofdissimilarsteelsweldingmethods,summarizethetraditionalhigh-speedsteelwelding,andweldingtoolswidelyusedinfrictionwelding,flashbuttweldingandbrazingandmodeltransformationsuperplasticityweldingmethod.  KeyWords:Highspeedste

3、el;Weldingprocedure;Frictionwelding;Brazing  由于高速鋼具有高硬度、耐熱性和耐磨性,且強度和韌性是在現(xiàn)有刀具材料中是最高的,同時,高速鋼刀具在使用過程中能承受較大的沖擊載荷,絕大部分用于制造刀具。幾十年來盡管各類高性能刀具材料不斷出現(xiàn),特別是硬質(zhì)合金在刀具領(lǐng)域的比重增大,但高速鋼仍占一半以上,在復雜刀具的使用量更大。高速鋼按其主要成分分為鎢鋼和鎢鉬鋼。常用的鎢鋼有W18Mo4V、W18Cr4V,鎢鉬鋼有W6Mo5Cr4V2、W9Mo3Cr4V(W9)、W6Mo5Cr4V2等[1]。由于鎢原材料價格的上漲,

4、為節(jié)約成本,刀具制造過程中,刀刃和刀柄分別采用高速鋼和碳鋼焊接而成,再經(jīng)過機加工和熱處理,得到所需要的刀具?! ?.高速鋼與碳鋼異種鋼焊接性分析  1.1碳遷移  刀具用碳鋼含碳量0.42%~0.50%,高速鋼含碳量0.77~1.65%,合金元素含量高達10~25%。由于兩種鋼含碳量和合金元素的差異,焊接接頭經(jīng)熱處理后容易發(fā)生碳遷移,碳鋼一側(cè)的碳可能會想高速鋼一側(cè)遷移,遷移的結(jié)果使得碳鋼一側(cè)出現(xiàn)脫碳層而軟化,高速鋼接近焊縫一側(cè)出現(xiàn)增碳層而硬化,使接頭的塑性和強度明顯降低。  1.2焊接裂紋  由于高速鋼高淬透性,焊后易產(chǎn)生馬氏體組織,同時高速鋼的導

5、熱系數(shù)比碳鋼低,兩種鋼的線膨脹系數(shù)也存在著明顯的差異,由于線膨脹系數(shù)的差異導致在焊接連接后的冷卻過程中,焊縫兩側(cè)的收縮量不同,導致焊接接頭出現(xiàn)復雜的高應(yīng)力狀態(tài),進而加速焊接裂紋的產(chǎn)生?! ?.高速鋼與碳鋼異種鋼熔焊  高速鋼含碳量高,含有Cr、Mo、V等合金元素,淬透性高,焊接性差。焊條電弧焊可用于高速鋼的修復,劉先蘭等[2]通過選用以普通低碳鋼作為焊芯,合金元素通過藥皮過渡的焊條對齒輪模數(shù)銑刀進行預(yù)熱堆焊,焊后經(jīng)退火、調(diào)質(zhì)等工序,可恢復切削工具的尺寸。但是焊條電弧焊對焊接工藝要求高,焊接前需要將工件加熱到500℃以上,焊后熱處理復雜。激光焊具有功

6、率密度高、能量集中、HAZ小的優(yōu)點,湖南大學陳剛等[3]采用CO2激光焊接對W2Mo9Cr4VCo8(M42)和X32鋼進行焊接,焊接接頭的性能優(yōu)良,抗拉強度好,焊接接頭硬度稍高于母材?! ?.高速鋼與碳鋼異種鋼固相焊接  3.1摩擦焊  摩擦焊是固相焊接的一種連接技術(shù),這種焊接方法母材不熔化,焊縫主要為鍛造組織,晶粒細化,組織致密,夾雜物彌散分布,不產(chǎn)生與熔化和凝固有關(guān)的一些焊接缺陷和與之相關(guān)的焊接脆化現(xiàn)象,同時摩擦焊接表面的“自清理”作用亦有利于保證焊接接頭的質(zhì)量。為高速鋼W9Mo3Cr4V鋼和45鋼刃具焊接時易出現(xiàn)裂紋和碳遷移等問題,哈爾濱焊

7、接研究所的朱海等[4]對高速鋼與45鋼摩擦焊在相變溫度以下的焊接進行可行性研究。通過不同溫度金相組織的研究,表明在800℃時接頭性能達到了母材水平,硬度分布較均勻,未出現(xiàn)相變溫度以上時的硬度高峰?! ?.2閃光對焊  閃光焊是對兩個對接接觸的工件通電,工件接觸點的電阻極其接觸表面的電弧產(chǎn)生熱量,然后對接頭兩端施加壓力,從而使工件達到原子間結(jié)合的一種焊接方法。西北工業(yè)大學毛信孚等[5]采用LM150-2半自動閃光焊機對45鋼和W18Cr4V進行焊接,焊接接頭質(zhì)量穩(wěn)定?! 」滔嗪附又谐藗鹘y(tǒng)的摩擦焊和閃光焊以外,超塑性焊接是一種新的高速鋼和碳鋼的焊接方

8、法。超塑性焊是利用材料超塑性狀態(tài)下,低應(yīng)力下易產(chǎn)生大的塑性流變和原子擴散遷移率,能在較短時間、較低溫度最大程度地實現(xiàn)高質(zhì)量

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