40CrNiMoA钢是一种综合力学性能优良的航空结构材料，其具有淬透性较高、切削加工性能好的特点，主要用于航空航天、武器装备等领域。根据国际焊接学会推荐的碳当量计算公式可知，40CrNiMoA钢的 w（C）eq＝0.875%， 其焊接性差， 在焊缝凝固结晶时，偏析倾向严重，具有较大的热裂纹敏感性［1］。此外，40CrNiMoA钢焊接时，热影响区极易出现淬硬马氏体组织，冷裂倾向较为严重，应尽量降低焊接接头的含氢量，采用较小的热输入并辅之以预热、缓冷和后热等有效的工艺措施。45钢为普通碳素结构钢，C含量较高，淬透性大，焊接性较差，焊接易产生焊接冷裂纹。由于40CrNiMoA钢和45钢的应用广泛，在某些特殊场合要求使用两者的焊接结构。针对两者焊接性差的问题，对两者异种钢进行焊接工艺研究，获得成形良好的焊接接头，并充分发挥2种材料各自的优势，对实际生产具有很好的指导意义。

1 试验材料及方法

选用材料为45钢及40CrNiMoA钢，均为完全退火态。试板的尺寸为450 mm×200 mm×20 mm，坡口形式如图1所示。表1为试样钢板的化学成分，45钢的抗拉强度为550～590 MPa，40CrNiMoA钢的抗拉强度为670～750 MPa。母材45钢的显微组织为等轴珠光体和铁素体混合组织，退火态母材40CrNiMoA钢的的显微组织为贝氏体＋珠光体＋铁素体混合组织。

自然语言中的单独词项都不是真值表达式，那么弗雷格所说的真值表达式到底是什么呢？真值表达式是弗雷格对自然语句进行改造后得到的表达式，改造的方法是剥夺自然语句的判断力，使之变成一个纯粹只有指称功能的表达式。弗雷格规定，如果某个自然语句是真（假）的，那么与之相对应的真值表达式就指称真（假）。例如，在自然语言中，“2+2=4”是一个具有判断力的语句，但在弗雷格那里，“2+2=4”被剥夺判断力而退化为一个真值表达式，因为作为自然语句的“2+2=4”是真的，所以弗雷格通过去判断力得到的真值表达式“2+2=4”指称真。

  

图1 坡口形式及尺寸

 

表1 试验钢板的化学成分（质量分数）（%）

  

母材 C Mn Si Cr Ni S P 45 0.42～0.5 0.5～0.8 0.17～0.37 ≤0.25 ≤0.25 ≤0.035 ≤0.035 40CrNiMoA 0.37～0.44 0.5～0.8 0.17～0.37 0.6～0.9 1.25～1.65 ≤0.025 ≤0.025

焊接方法采用机器人气体保护焊。焊接设备为MOTOMANHD6柔性焊机，焊丝为 φ1.2 mm的ER50－6（GB/T 8110—1995）。 焊接前对试板进行预热，采用氧乙炔火焰加热，预热温度150℃。焊接工艺参数见表2。焊接完成后对试板进行焊后退火，温度为690℃，保温时间2 h，随炉冷至500℃以后出炉油冷［2］。

 

表2 焊接工艺参数

  

焊层 焊接电流/A 电弧电压/V 焊接速度/（mm·s－1） 摆幅/mm打底层 23.5 250 6 1中间层 25.5 260 5 3盖面层 25.5 280 5 3.5

参照GB/T 2649—1989《焊接接头机械性能试验取样方法》对接头进行取样，并分别按照GB/T 2651—2008《焊接接头拉伸试验方法》、GB/T 2650—2008《焊接接头冲击试验方法》进行力学性能试验。在焊接接头处取样制备金相试样，试样经过砂纸研磨、抛光后，用φ（HNO3）4%酒精溶液腐蚀。采用型号为XYD－4510的X射线探伤机对接头进行X射线探伤，通过OLYPAS金相显微镜观察接头组织，用THSV－1－800M－AXY显微硬度计进行维氏硬度测定，在WDW－200E型电子万能试验机上进行拉伸试验，在JBZS－300摆锤式自动数显冲击试验机上进行冲击试验。

2 试验结果及分析

2.1 X射线探伤结果

由图3a可知，45钢侧熔合线清晰可见，焊缝区柱状晶组织由熔合线处向焊缝中心生长。由图3b可知，由于加热温度很高，金属处于过热状态，碳化物溶入奥氏体，奥氏体晶粒长大，冷却后得到粗晶组织。随着距熔合线距离的增加，热影响区在加热过程中经历了由铁素体和珠光体到奥氏体的相变重结晶，冷却后又经历由奥氏体到铁素体和珠光体的相变重结晶，获得晶粒细小而均匀的铁素体和珠光体，如图3c所示。图3d为两相混合区组织，由一部分细小铁素体、珠光体和一部分未发生重结晶的较为粗大的原始铁素体组成。因为该区只有一部分经历了两次相变重结晶。

2.2 显微组织

图2为40CrNiMoA钢侧显微组织。由图2a可知，40CrNiMoA钢侧熔合线清晰可见，焊缝区柱状晶组织由熔合线处向焊缝中心生长。由图2b可知，40CrNiMoA钢侧热影响区无明显的粗晶区特征，由于焊接时采用小热输入，多层焊接，并且焊后进行高温退火，热影响区组织为回火索氏体组织＋粒状贝氏体＋少量铁素体［4］。

那次演讲我主要讲了我的成长和求学经历，我谈到自己从小就生活在贫穷的大山深处，渴望通过读书走出大山，了解世界，更渴望学有所成，然后去帮助更多的人。

分析结果表明，DMU1、DMU3、DMU5、DMU7、DMU9的综合效率、纯技术效率、规模效率均等于1，说明这5个企业各种投入要素间实现了最佳组合，没有投入浪费，没有产生投入冗余和产出不足的问题。DMU2、DMU6、DMU8企业处于规模报酬递增阶段，由于规模效率较低从而导致企业整体综合效率未实现最佳，只要适当增加企业信息共享投入，将会使企业综合效率有较明显的提高。DMU4和DMU10企业的综合效率、规模效率均<1，其信息共享水平处于规模报酬递减阶段，说明该企业应对供应链信息共享机制进一步优化，更多的关注高新技术企业质量的提升。

在焊接热源的高温作用下，被焊的局部母材和填加材料经过熔化和凝固形成焊缝，未发生熔化只受到焊接热影响的母材形成热影响区，在焊缝与热影响区之间的过渡区为熔合区。焊接热源离开后熔池金属开始凝固，在随后的连续冷却过程中还将发生相的转变，形成相变组织，由于熔池中冶金条件和冷却条件的不同，可得到不同的焊缝组织。热影响区距焊缝远近不同所经历的焊接热循环不同，于是整个焊接热影响区呈现出分布不均的组织［3］。

  

图2 40CrNiMoA钢侧显微组织

2.2.2 45 钢侧显微组织

当前海事测绘部门制作专题海图主要使用CARIS HPD数据库进行海图数据的存储和管理工作，使用CARIS PCE进行海图数据的提取和海图编绘工作，使用CorelDRAW、Illustrator等软件进行专题海图的整饰工作。

2.2.3 焊缝显微组织

  

图3 45钢侧显微组织

按照GB/T 3323—2005《金属熔化焊焊接接头射线照像》对焊接接头进行X射线探伤，结果表明：焊缝中无裂纹、未熔合、未熔透和条形缺陷，在焊缝任意10 mm×10 mm区域内圆形缺陷数量不多于2个，无长径大于2 mm的缺陷。焊后接头能达到该标准中Ⅰ级焊接接头标准。

45钢侧的显微组织如图3所示，主要由粗晶区、细晶区及不完全重结晶区组成。

2.2.1 40CrNiMoA钢侧显微组织

40CrNiMoA钢与45钢的异种钢机器人气体保护焊，当选用ER50－6（GB/T 8110—1995）焊丝，采用小热输入、多层多道焊，并进行适合焊前预热和焊后退火时能获得具有良好力学性能的焊接接头。

 

  

图4 焊缝显微组织

2.3 力学性能

通过金相试样对接头进行维氏硬度测试，测试点位置为试样中心。从45钢侧连续打点经过焊缝再到40CrNiMoA钢侧，载荷为4.9 N，硬度测试结果如图5所示。由图5可知：焊缝区域硬度在HV0.5200～HV0.5240区间变化，主要是因为焊缝化学成分不均匀及组织不均匀。

  

图5 焊接接头显微硬度

母材40CrNiMoA钢的硬度约为HV0.5265，母材45钢的硬度约为HV0.5195，两侧热影响区宽度约为4 mm。从图5中可以看出，40CrNiMoA钢侧热影响区的硬度最高值达HV0.5330，这是因为：一方面母材40CrNiMoA钢的合金含量较高，硬度较高；另一方面是因为在焊接热循环作用下，热影响区组织为回火索氏体组织＋粒状贝氏体＋少量铁素体，硬度升高。45钢侧热影响区硬度随距熔合线距离增加逐渐减小，直到降至45钢母材硬度，这主要是由于45钢侧粗晶区组织硬度明显升高，细晶区铁素体与珠光体组织经过相变重结晶硬度高于母材原始组织。

表3为焊接接头力学性能试验结果。由表3可知，焊接接头断裂位置为母材45钢侧，焊缝抗拉强度为545 MPa。焊接接头具有较高的室温冲击吸收功，焊缝中心冲击吸收功为144 J，由于多层焊改善焊缝组织，焊缝组织主要为细小铁素体。接头冲击吸收功的最小值为40CrNiMoA钢侧熔合线＋1 mm处的75 J。40CrNiMoA钢与Q235钢两侧冲击吸收功具有相同变化趋势，随着距熔合线距离的增加，冲击吸收功先减小后增加，由于在熔合线＋1 mm处为接近焊缝的热影响区，两侧均受热生成淬硬组织，韧性降低，随着距熔合线距离的增加，冲击吸收功接近母材的。

 

表3 焊接接头力学性能试验结果

  

抗拉强度R m/M P a 冲击吸收功A KV2/J（室温）焊缝中心 4 5钢侧熔合线4 5钢侧熔合线＋1 m m 5 4 5（断在4 5钢侧）4 5钢侧熔合线＋2 m m 1 4 4 1 1 3.5 8 0 1 0 3 4 0 C r N i M o A钢侧熔合线4 0 C r N i M o A钢侧熔合线＋2 m m 1 1 0 7 5 1 0 5 4 0 C r N i M o A钢侧熔合线＋1 m m

图4为焊缝区组织。焊接熔池为熔化的局部母材和填加的焊材组成的液态区域，该区域经过凝固结晶形成焊缝柱状晶组织。采用多层焊时后续焊缝对前道焊缝进行焊后热处理，破坏焊缝的柱状晶，得到混合组织。图4a为末道焊缝组织，由图4可见，末道焊缝柱状沿晶先共析铁素体，以及受末道焊接热影响的多边形铁素体、细晶铁素体等混合组织。图4b为放大的柱状晶组织，该组织为焊缝冷却时先沿奥氏体晶界析出的柱状先共析铁素体，与后续在先共析铁素体的侧面以板条状向原奥氏体晶内生长铁素体组成。图4c为受末道热输入影响的焊缝组织，该区受热温度较高，约为1 200～1 400℃，原始柱状晶被破坏，晶粒明显长大，冷却后形成沿晶分布的多边形铁素体。组织特征为晶界铁素体与晶内针状铁素体。图4d为受热温度在1 000～1 200℃，原始柱状晶被破坏，晶粒长大不明显，冷却后形成多边形铁素体和细晶铁素体。图4e为焊缝细晶组织，该区受热温度在850～1 000℃，组织发生相变重结晶，晶粒得到显著细化，获得细晶铁素体。

在仿真结果中，NaN是因为EER等级划分的5个等级，属于在实验室理想状态下得到的结果，该项研究是现实生活中对地下水源热泵系统进行数据的收集，由于该地下水源热泵系统实际情况下不能完全实现节能的要求，收集到的数据中1级到3级数据较少，测试数据又是随机抽取的，因此有些等级数据不能完全抽取，所以正确率也不存在。

3 结论

（1）采用气体保护焊对40CrNiMoA钢与45钢进行焊接，能获得成形性良好的焊接接头。

（2）采用多层焊，并对焊接接头进行690℃焊后退火，焊缝组织为细小先共析铁素体、针状铁素体、珠光体组织；40CrNiMoA钢侧热影响区组织为回火索氏体组织；45钢侧热影响区由不完全重结晶区、细晶区、粗晶区组成。

LCP皮外固定治疗胫骨多段开放骨折的不足之处：由于锁定螺钉的长度较短，对严重肥胖的患者，接骨板过于贴近皮肤，如果发生肢体肿胀则可能对皮肤软组织形成压迫，因此限制了对严重肥胖患者的应用；锁定接骨板皮外固定不能通过接骨板复位，因此必须在打螺钉之前完成骨折的准确复位而不像传统外固定支架在打钉以后还可以调整复位。作者总结出一个技巧，在固定完成后，也可以通过折弯接骨板来调整轻度的成角移位。另外，由于皮外LCP与皮肤之间的距离较小，要注意其安放位置，不要影响二期皮瓣转移手术，也可以用填塞螺钉保护接骨板螺纹后，将接骨板预弯成拱形，增加接骨板局部与软组织的距离。

（3）焊接接头40CrNiMoA钢侧的硬度高于焊缝硬度，热影响区的硬度升高；焊缝硬度在HV0.5200～HV0.5240之间变化；45钢侧热影响区硬度随着距熔合线距离的增加而降低，直到接近45钢母材的硬度。

（4）焊接接头抗拉强度为545 MPa，最小冲击吸收功为40CrNiMoA钢侧熔合线＋1 mm处的75 J。采用焊丝ER50作为40CrNiMoA钢与45钢焊接的填充材料，既能够保证良好焊接工艺性，同时又能够获得力学性能较好的焊接接头。

参考文献：

［1］纪海东，王 琴，徐 涛，等.船用主机减速器大齿轮40CrNi-MoA 轮缘的焊接［J］.热能动力工程， 2002（2）： 202-204.

［2］冒健国，张 贤，田国祥.40CrNiMoA调质钢MAG焊焊接工艺探讨与应用［J］.金属加工： 热加工， 2016（9）： 47.

［3］刘会杰.焊接冶金与焊接性［M］.北京：机械工业出版社，2007：105-120.

［4］孙章龙.隧道掘进机中40CrNiMoA与Q345C异种钢的焊接工艺［J］.焊接技术， 2016， 45（8）： 45-47.