焊缝中夹杂物主要是指焊接冶反应产生的,焊后残留在焊缝中的非金属夹杂。它的存在不仅降低焊缝金属的韧性,增加低温脆性,同时也增加了焊缝的热裂和层状撕裂倾向。

焊缝中常见的夹杂主要有三种。

1、氧化物夹杂

手弧焊或埋弧焊焊接钢材时,在焊缝中氧化物夹杂或多少总是存在原。氧化物夹杂主要有SiO2,此外还有MnOTiO2Al2O3等,一般多以硅酸盐的形式存在。这种夹杂物的熔点都比母材金属低,如果它们密集地以块状或条状分布时,往往会引起热裂纹。如14MnMoVN钢采用E5016焊条焊接时,焊缝中硅酸盐夹杂物引起的裂纹。

氧化物夹杂主要是由熔池中的FeO与其他元素冶金反应生产的,只有少数熔渣因工艺和操作不当造成夹杂。

2、氮化物夹杂

氮气主要来源于空气,焊接过程中只要对熔池保护不好,焊缝中就有可能形成氮化物夹杂。氮一旦进入熔池易和低碳钢、低合金钢中的铁形成Fe4N形成的夹杂。Fe4N是一种脆硬相,一般是在时效过程中从过饱和固溶体中析出,并以针状分布在晶内可晶界,使焊缝的硬度提高,塑性、韧性急剧下降。

少量的氮化物可使钢的强度提高。例15MnVN14MnMoVN钢中,氮可以与VMoTiAl等元素形成氮化物,弥散分布在基体中,在不损失韧性的条件下大幅度地提高钢的强度。

3、硫化物夹杂

硫化物主要来源于焊条或焊剂原材料中,经过冶金反应进入熔池。但当母材或焊丝中含硫量偏高时,焊缝中也会产生硫化物夹杂。

硫在δFe中最大的溶解度为0.18%,在γFe中为0.05%,当焊缝中的硫量大于这个数值时,硫便会从过饱和的固溶体中析出,而成为硫化物夹杂。

焊缝中的硫化物有MnSFeS两种形式。其中FeS的危害较大。因FeS沿晶界析出,并与铁或氧化铁形成988℃的低熔点共晶,促使形成热裂纹。

防止夹杂物应严格控制来源,从冶金方面入手,即正确的选择焊条、焊剂,保证脱硫、脱氧能充分的进行。此外,要严格限制焊丝、母材中杂质的含量。保证焊接工艺的正确。其次是提高操作技能。具体的措施应选择合适的焊接线能量,保证熔池的存在时间,便于熔渣的浮出;多层焊,特别是打底焊,必须清除干净前一道的熔渣后,才能焊下一道;正确的摆动焊条,以便熔渣的浮出;焊接时要采用短弧,避免长弧,防止空气的侵入。