异种金属M42高速与X32高强度钢激光焊接行为研究

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异种金属焊接能够充分利用各种材料的优异性能,降低成本,因而在多种行业得到了广泛应用。以高速钢M42为齿材与高强度钢X32为背材焊接而成的双金属带锯条以其锯切效率高,锯切损耗小,适应性广等特点不断在加工工业中发挥着重要的作用。但由于齿材M42与背材X32的碳当量均很高,焊接性较差,同时两者的理化学性质相差较大,因此传统焊接具有局限性。激光焊接由于具有功率密度高,能量集中,焊缝热影响区小,热变形小等优点,因此对含有高熔点合金元素的异种金属焊接具有优异性,本文结合双金属带锯条的制造过程来研究异种金属激光焊接行为。   本文系统研究了高速钢方钢丝M42与高强度钢钢带X32激光焊接工艺,并分析讨论了CO2激光焊接异种金属接头组织演变规律和接头显微硬度的分布规律,研究了不同焊接工艺对接头组织和力学性能的影响,以及焊后退火处理工艺对接头组织、焊缝硬度的影响规律。   高速钢M42与高强度钢X32异种金属CO2激光焊接接头的组织为等轴晶与柱状晶,焊缝中心区为等轴晶区域,两侧为柱状晶和树枝晶。在近齿材M42一侧的熔合线附近,柱状晶的方向性被打乱,存在一个细小的等轴晶区域,且靠近此区域的柱状晶较X32侧熔合线附近的柱状晶更细小。接头组织为马氏体和少量残余奥氏体。在靠近齿材侧焊缝硬度要高于靠近背材侧,且在近齿材侧的熔合区附近的硬度比焊缝中心区硬度高。   随着激光焊接速度的增加,焊缝中心区等轴晶增多,树枝晶减小。靠近M42熔合边界等轴晶变的更加细小。当固定焊接速度时,随着激光功率的减小,焊缝中心区树枝晶数量增加,焊缝中心区等轴晶减少,与母材熔合边界柱状晶范围变宽。异种金属激光焊接接头抗弯断裂均断在靠近高速钢M42侧的熔合线附近。对焊接工艺研究表明,当焊接功率为2754W,焊接速度为14 m/min时,焊接接头平整光滑、无宏观缺陷,组织和性能最优良,抗弯强度值为112 Mpa,达到了锯带的焊接性能指标。   在800℃退火2h焊缝硬度即可下降至380 HV1以下,达到退火硬度要求,可保留齿背材中的球化组织,同时满足焊缝组织球化效果,降低焊缝硬度,消除焊接应力。在本实验条件退火后,焊缝硬度与保温时间的对数呈线性关系,焊缝硬度的倒数与退火温度呈一次线性关系。
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