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摘要
针对自保护药芯焊丝焊接熔渣中TiO2和Al、Mg的冶金反应引起熔敷金属成分变化的问题，本文以CaF2-Al-Mg为基础渣系，制备了不含TiO2和在药粉中分别添加5%、10%和20%TiO2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TiO2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，TiO2能有效改善脱渣性，并会与Al、Mg发生冶金反应：2Al+Mg+2TiO2→2Ti+Mg Al2O4，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TiO2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Mg O·Al2O3，此时的屈服强度为411 MPa,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TiO2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TiO2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TiO2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Ti4C2S2，强度及韧性均降低．
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单位南京钢铁股份有限公司; 天津大学
