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我国新型钢铁材料及焊接性与焊接材料的发展

发表时间：2021/4/28 来源：《电力设备》2020年第33期作者：赵洪飞王胜

[导读] 摘要：伴随着工业高速健康发展的背景下，钢结构在诸多的工程项目中应用范围也越来越广，因此钢铁材料的焊接性能也被相关行业得到了重视，因为若是钢铁材料的焊接性能过差，则会导致焊接结构出现断裂等问题，在应用期间就会对应用的位置造成严重影响。

        （江苏永钢集团有限公司）
        摘要：伴随着工业高速健康发展的背景下，钢结构在诸多的工程项目中应用范围也越来越广，因此钢铁材料的焊接性能也被相关行业得到了重视，因为若是钢铁材料的焊接性能过差，则会导致焊接结构出现断裂等问题，在应用期间就会对应用的位置造成严重影响。基于此，该文对新型钢铁材料及焊接性能展开了一系列的讨论，以供业界人士进行参考。
        关键词：新型钢铁材料；焊接性能；焊接技术
        一、新型钢铁材料及焊接性的基本概述
        （一）新型钢铁材料概述
        新型钢铁材料的出现不但响应了目前的环保需求，还具备价格适宜和纯净度高等特点。在新型材料实际生产期间，其相比于常规性的钢铁材料来说，新型钢铁材料具备了具备的杂质元素非常少，并最大程度的去除了常规材料所含有的氧、氮、氢等杂质，去除了杂质的新型钢铁材料具备着超细晶粒（图1所示）以及超洁净度等优点。新型钢铁材料所含有的杂质元素越少其性能就越高，特别是在焊接部位的抗断裂能力，将会大幅度的增强。与此同时，新型材料中所含有的超细晶粒越细，材料就会有着越强的冲击韧度，并且新型的钢铁材料还不会因为温度过低等因素而受到影响。除此之外，新型材料的均匀性综合效果也比较好，其最为主要的原因是因为在生产新型材料的过程中去除了其中的硫、磷、硅三种杂质，并且在生产期间注重了技巧及温度等多个方面的综合考量，造就了材料的均匀性得到优化。同时新型钢铁材料在生产过程中没有用到过多的合金元素，因此性价比也较为可观。

        图1：超细晶粒钢
        （二）新型钢铁材料及焊接性概述
        新型钢铁材料虽然有着非常多的优势，但是还需要和焊接工艺一起才可以起到协同优势的作用，才能使钢铁焊接性能的更好效果。随着新技术的推广，钢铁材料焊接技术的发展也有了新的标准，首先就是要求焊接辅料可以达到足够洁净化的标准，因为如果焊接原辅料的净化程度低于新型钢铁材料，那么就非常会容易让焊接的部位失去稳定性。再者就是需要焊接原辅料的超细晶粒能够满足一定的条件。因为若是两者之间互相不匹配，焊接原辅料就失去了辅助的价值，让焊接技术的总体性能无法升级。然后就是焊接技术需要尽快的随之匹配进行优化，有相关的研究表示在焊接部位处采取较多的针状铁素体可以明显的强化焊接的强度和韧性以及其位置的抗断裂性能。现如今通常都是应用到了脱硫和脱磷等技术对其进行处理，由此避免焊接位置发生不良反应。
        二、新型钢铁材料及焊接性的发展
        （一）新型钢铁材料的发展
        为了能够让新型钢铁材料的发展应用于各个机械领域之中，因此焊接钢材追求的高质量发展也将往着更多的方面进行，例如高强度、高韧性以及耐腐蚀等，因此为了可以令其各项性能得到提高。关于如何提升钢铁材料的总体性能等项目被全球各国的相关专业人员研究了起来，主要的研究目的就是为了可以让钢铁材料得到优化，从而应用在铺设道路以及建设桥梁等方面，而该项目所研究的结果让碳素钢、合金结构钢、低合金钢的强度以及韧性性能都使足足优化了一倍的效果[1]。因此使用新型钢铁材料在机械制造业还可以增强制造设备的使用年限，对我国的经济效益更是有着重大影响。
        （二）新型钢铁材料及焊接性
        对于合金钢材来说，在焊接的期间必须要先对其进行加热，这样才可以最大程度的减少钢铁材料中所含有的合金元素以及碳元素，如果没有进行提前加热，就会导致在焊接期间因其两者的元素含量过大而发生焊接接头断裂或者软化等情况，对于焊接质量更是会造成非常严重的影响[2]。在新型钢铁材料焊接的期间，焊接部位的强度和韧性会直接影响焊接热影响区中的超细晶粒长大，因此该问题也是应该注重的问题之一，因为若是晶粒过于长大，则会影响HAZ脆化或者是过度软化，若是没有办法进行解决，那么就将无法完成焊接的高标准，从而对新型钢铁材料的推广和应用带来一定的制约。特别是焊缝金属，因为其强度的升高也会让碳元素变大。所以冷裂纹的出现概率将会逐步增加。故而在使用新型钢铁材料进行焊接的期间，应该通过主要的技术提升来解决这些问题。
        第一，焊接位置韧度提升可以控制焊接位置的冷却，对此可以通过锰含量的添加促进针状铁素体对温度上的调整。第二，焊接热影响区中的超细晶粒长大问题，可以通过技术以及焊接材料和焊接速度上的互相辅助作用进行解决，像是焊接的速度就能够抑制晶粒的增大（图2所示）。

        图2：焊接速度一次的影响
        （a）大焊速（b）小焊速
        第二，再者例如使用激光焊接以及超窄间隙CMA焊接等方式都可以减少焊接热影响区的热量。第三，新型焊接材料的开发也是优化焊接效果的一种方式，像是开发有着高强度以及高韧性的新型高纯净超低碳贝氏体钢和马氏体，就可以通过其自身的高韧性和低裂纹效率满足新型钢铁材料焊接性能。
        结论
        综上所述，伴随着社会的进步以及工业的高蓬勃发展，无论是人们对于环保意识的提高还是行业对于钢铁材料和焊接性能需求上的提高，目前的钢铁材料以及焊接性能都需要得到迅速的发展。因此，在提升焊接性能的时候一定要往钢铁材料的焊接方式和焊接便捷方面发展，与此同时还需要避免金属元素含量过多的基础下，提升新型钢铁材料的总体性能，从而为相关行业提供更加高质量和高经济效益的作用。
        参考文献
        [1]张乐.新型钢铁复合材料的构筑及其性能研究[D].中国科学技术大学,2019.
        [2]宋歌.河南省新型材料制造业发展研究[J]. 经营与管理,2018(08):88-91.