摘要：在实际铸造模具钢的焊后热处理及组织与性能研究过程中，相关人员需要将焊接电流对淬回火态铸造模具钢焊接接头成型和力学性能进行深入性研究，并做好焊态分析操作。具体研究结果显示，当焊接电流为90到110A时，焊接过程中并不会出现断弧或者是飞溅等问题，焊缝之中也不会出现明显的夹渣内容，焊缝成形性十分良好。对于焊接后进行有效的回火处理，能够将焊接接头抗拉强度提升，维护施工工作执行的合理性。
关键词：铸造模具钢；焊后热处理；性能
现阶段，随着汽车和航空航天等领域的不断发展，铸造产业发展模式越来越完善，成功带动了国内铸造模具的快速增长，整体增长幅度在15%以上。虽然我国近年来进行了自主研发，铸造模具技术进步十分明显，但从大型汽车覆盖模具生产以及焊接修复能力等方面，依然存在很多不足之处。尤其是在汽车覆盖模具钢以铸代锻时，实际铸造模具钢容易出现锻造缺陷，同时也会出现磨损失效等问题。为此，相关工作人员需要对其提高重视程度。
1.试验材料与方法
在具体试验工作之前，工作人员需要对其铸造模具钢和直径为3.2mm的低氢型碱性焊条化学成分进行全面分析。另外，也可以根据碳当量CE计算公式，将铸造模具钢的碳当量保持在0.45%以上，焊接性十分有限。图1为试验用模具钢的热处理工艺，这其中涉及到的内容有退火、淬火和回火。之后，工作人员应将回火之后的模具钢加工成待焊试样。在实际焊接工作开展之前，相关工作人员应做好试样表面清理操作，将待焊试样放在合理状态之下进行保温处理，具体条件为385℃/2h。相关工作人员也可以应用电弧焊机，实现对模具钢执行手工电弧焊接操作，主要考虑焊接电流对焊接头显微组织和性能的影响，让焊接电流处于70到90A、90到110A范围内。另外，在手工电弧焊前后，也要进行淬火和回火工艺方案选择，这也是对焊接接头回火处理的有效过程。
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图1 铸造模具钢的热处理工艺
为了维护相关工作开展的合理性，相关工作人员可以采用切割方法实现对金相试样的有效加工，并应用200#、400#和600#等砂纸进行逐级打磨操作，之后应用5%的硝酸酒精溶液进行防腐操作，之后转移到光学显微镜下进行观察。对于焊接接头宏观形貌试样，工作人员可以使用照相机进行拍摄。另外，人们也可以使用洛式硬度计等对基体和焊接接头进行测定，将不同区域的显微硬度呈现出来，实际加载载荷为200g，荷载时间为15s。垂直于焊缝轴线截取拉伸试样，确保焊缝轴线位于拉伸试样中心位置，这也是室温性能拉伸测试的根本所在，具体拉伸速率能够达到2mm/min。
2.试验结果与讨论
2.1铸态模具钢的基体组织
从实际研究之中能够看出，铸态模具钢的基体组织呈现出比较明显的偏析现象，晶内主要涉及到的内容有板条马氏体以及残余奥氏体，晶界之中分布着大量的屈氏体。在结合退火处理操作之后，基体组织之中会出现很多颗粒状渗碳体球状珠光体。当淬火处理工作结束之后，模具钢基体基本组织将会变成细小的板条状回火马氏体。从实际洛氏硬度测试工作执行之中能够看出，铸态、退火以及淬回火态模具钢硬度能够达到56、22和61HRC。反观对于铸造模具钢的退火处理，铸态组织之中的马氏体和屈氏体在加热之后，会转化成奥氏体，还能在炉冷过程中，变成球状珠光体，实际硬度也会大幅下降。之后工作人员还要继续执行淬回火操作，确保球状珠光体能够完全转变成奥氏体，经过回火操作之后，马氏体碳化物和第二相粒子也会继续析出，建立细小回火马氏体。
2.2焊接电流
由于采用的焊接档位不同，焊接电流对铸造模具钢进行电弧焊接时的焊接接头也会出现不小的差异。从这里也可以看出，如果处于较低的焊接电流之下，焊接时的引弧也会变得十分困难，甚至还会出现断弧情况，焊缝之中也会出现严重的夹渣问题，降低了焊缝的成形性。如果是在较高的焊接电流下，由于焊接热输入较大，焊接过程中的电弧燃烧十分距离，甚至还会出现飞溅现象，此时，焊缝之中并不会出现明显的夹渣现象，成形性相对于焊接电流为70A时，改善性比较明显。当焊接电流集中在90到110A范围时，焊接过程并没有出现断弧或者是飞溅问题，焊缝之中也不会出现明显的夹渣缺陷，实际焊缝成形性也会处于较好的状态。
更为重要的是，当焊接电流集中在90到110A范围时，焊态下焊接接头处于典型金相组织类型之中。因此，母材组织可见树枝桩铸造组织出现了明显的元素偏析现象，晶内也可以看到细小的板条马氏体以及残余奥氏体，在焊缝之中也存在细小的等轴晶。
2.3焊钢接头的回火处理
一般来说，在焊态下铸造模具钢焊接接头进行回火处理，人们需要将焊接接头不同区域之中的金相组织情况反映出来。从实际焊接接头母材到焊缝中的金相组织，回火对于母材以及焊缝组织的影响十分有限，并不会由于回火而导致更大的变化情况。更为重要的是，焊缝区组织对于回火前的焊态组织之间存在很大差异，由于回火过程之中也会出现极不稳定的马氏体，在饱和碳析后，还会形成回火马氏体、沿晶界分布的铁素体。在原淬火区观察中也能够看出，受回火作用的影响，针状马氏体碳化物会出现分解状态，确保参与奥氏体向回火马氏体转变，构成回火马氏体组织。另外，原回火去组织和回火前过程十分接近，从这里也可以看出，500℃/2h回火处理并不会对热影响区中的回火区组织产生很大影响，这也证明回火并没有造成母材组织出现明显变化。
2.4不同焊接电流下的焊态和回火态焊接接头
工作人员通过对二者显微硬度测试，最终得到的结果如图2所示。其中，位置1代表的是母材，而位置2代表的是熔合区，位置3代表回火区，位置4代表淬火区。从实际对比分析过程中能够了解到，焊接电流具体范围集中在70到90A，以及110到140A，焊态和回火态焊接接头从母材到焊缝之间，整个分布特征十分接近，这也证明了整个焊缝硬度分布规律能够保持同步。在不同焊接电流的作用下，回火区硬度处于较低状态，当焊接电流为110到140A时，淬火区的硬度变得越来越高，而且要不母材高出很多。当焊接电流范围集中在90到110A时，焊接接头硬度最大值主要集中在焊缝区之中，而且焊态淬火区域硬度要明显比母材高，反观回火态淬火区硬度也要略低于母材。更为重要的是，在回火状态之下，焊接接头中的淬火区和焊缝区硬度也要高于焊态焊接接头，之所以会出现这种情况，主要是由于回火过程之中出现了碳化物分解情况，形成与回火产物相关的物质。如果是在不同焊接电流下，相同区域之间的硬度也会出现较大差异，这主要与焊接热输入和形成组织存在直接关系。
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图 2 回火前后焊接接头显微硬度测试结果
3.结论
综上所述，当焊接电流处于较低状态时，即范围集中在70到90A，整个焊接引弧过程将会变得极为困难，而且还存在断弧问题，焊缝之中也会出现明显的夹渣现象，影响了绗缝的成形性。当焊接电流集中在90到110A范围时，焊接过程并不会出现断弧或者是飞溅现象，夹渣等缺陷能够得到缓解，焊缝成形性也会得到改善。
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