TiO_(2)对自保护药芯焊丝熔敷金属组织与性能的影响

针对自保护药芯焊丝焊接熔渣中TiO_(2)和Al、Mg的冶金反应引起熔敷金属成分变化的问题,本文以CaF_(2)-Al-Mg为基础渣系,制备了不含TiO_(2)和在药粉中分别添加5%、10%和20%TiO_(2)的4种自保护药芯焊丝,并以熔化极自保护焊接方式堆焊了相应的熔敷金属,通过落锤冲击试验、直读光谱仪、光学显微镜、SEM、拉伸试验和冲击试验,研究了TiO_(2)对脱渣率以及熔敷金属成分、组织、夹杂物和力学性能的影响规律.试验结果表明,TiO_(2)能有效改善脱渣性,并会与Al、Mg发生冶金反应:2Al+Mg+2TiO_(2)→2Ti+MgAl_(2)O_(4),还原出来的Ti经过渣-金属界面进入熔敷金属,导致熔敷金属中的Ti含量明显升高,C、Si、N含量降低;无TiO_(2)焊丝的熔敷金属组织主要为针状铁素体,夹杂物主要为直径<1μm的圆形MgO·Al_(2)O_(3),此时的屈服强度为411MPa,0℃冲击功为86 J,冲击断口放射区的微观形貌由韧窝和河流花样构成,属于混合断裂;添加5%的TiO_(2)后,熔敷金属中形成大量细小准多边形铁素体组织,并出现了多边形TiN夹杂物,屈服强度提高到489 MPa,韧性稍许下降;当TiO_(2)添加达到10%后,由于熔敷金属中过高Ti含量的影响,组织转变为粒状贝氏体,TiN夹杂物增多并发生粗化,此时屈服强度增高至615 MPa,但韧性急剧恶化,冲击断口放射区完全为河流花样,属于脆性断裂;更高的TiO_(2)含量(20%)对应的熔敷金属,组织仍为粒状贝氏体,因形成大量的晶界Ti_(4)C_(2)S_(2),强度及韧性均降低.