将碳钢焊条堆焊在不锈钢面上，其结合面会出现什么问题？要求专业回答，有理论依据或实验数据。

将碳钢焊条堆焊在不锈钢面上，其结合面会出现什么问题？要求专业回答，有理论依据或实验数据。

答：堆焊层组织中有大量颗粒碳化物均匀分布于低碳马氏体基体上，尺寸约1～3 μ为明确碳化物的形成过程，对急冷熔滴进行了SEM观察。白色亮点为碳化物。数量较多，但尺寸较小，且分布不均匀。黑色圆颗粒为没有来得及分离的夹渣，夹渣的存在一方面证明了熔滴冷却极快，另一方面证明焊接过程中熔渣与熔滴能进行充分的接触混合，有利于合金过渡。

由于焊芯为低碳钢 ，所以熔滴中碳化物及合金元素来源于药皮。碳化物在电弧气氛中或熔渣中即可由石墨与碳化物元素原位反应生成，碳化物最初存在于熔渣中，但由于立方结构的碳化物具有金属特性，与液态熔渣的结构存在较大差异，所以受到熔渣的排斥，碳化物通过渣一金属界面向熔滴中过渡。熔滴比表面积大，熔渣与熔滴金属相互混合，有利于促进碳化物及合金元素向金属的过渡。但由于试验熔滴冷却极快，过渡到熔滴中的碳化物在熔。

滴阶段来不及均匀化。正常堆焊时，熔滴过渡到熔池中后，碳化物发生均匀化，同时，随液态金属温度降低，过饱和的碳及合金元素向碳化物聚集，使碳化物颗粒逐渐长大。温度降至结晶温度时，金属以碳化物为核心结晶，将碳化物包在晶内，形成不锈钢／碳钢界面。

不锈钢／碳钢界面的形成经历了以下过程：药皮或渣中M+C：MC— MC穿过渣一金属界面进入熔滴一MC随熔滴进入熔池一MC长大、均匀化一金属结晶形成不锈钢／碳钢界面。由于在碳化物的形成过程中，碳化物只与熔渣及金属接触，碳化物在金属液中的长大过程是直接与金属液进行原子扩散的过程，所以金属凝固后形成的不锈钢／碳钢界面不会存在第三种反应物，是两相问直接的原子结合。

不锈钢／碳钢界面特征的TEN分析

TEN观察发现，堆焊层中多数碳化物呈较规则的多边形， 最常见的具有形核核心的等六边形碳化物，形核核心为稀土、钛的复合氧化物bI。整个颗粒为多层结构，表明颗粒的形成是分阶段进行的，形核后存在逐渐长大的过程，即熔池液态金属中碳及碳化物元素的原子向碳化物表面扩散聚集，碳化物晶粒长大，使不锈钢／碳钢界面向外推移。 具有核心的四边形碳化物，也为多晶粒复合结构。 放大10000倍的TEN照片 ，有多个颗粒，除了具有核心的多边形碳化物颗粒(B、C)，还发现单一晶粒碳化物(A)，其尺寸较小，可能为熔池冷却过程中析出。各种类型碳化物的不锈钢／碳钢界面都非常清晰洁净，没有反应物夹层，明显不同于图1中夹渣与金属间的界面，表明碳化物并非夹杂物性质。堆焊 其两复合界面是冶金熔合在一起。特征：复合界面带宽、熔合两种金属；复合牢固；导热、导音、导电没有界；冷热缩胀一致。

由于低碳钢含碳量低,锰、硅含量也少,所以,通常情况下不会因焊接而产生严重硬化组织或淬火组织.低碳钢焊后的接头塑性和冲击韧度良好,焊接时,一般不需预热、控制层间温度和后热,焊后也不必采用热处理改善组织,整个焊接过程不必采取特殊的工艺措施,焊接性优良.

但在少数情况下,焊接时也会出现困难：

1)采用旧冶炼方法生产的转炉钢含氮量高,杂质含量多,从而冷脆性大,时效敏感性增加,焊接接头质量降低,焊接性变差.

2)沸腾钢脱氧不完全,含氧量较高,P等杂质分布不均,局部地区含量会超标,时效敏感性及冷脆敏感性大,热裂纹倾向也增大.

3)采用质量不符合要求的焊条,使焊缝金属中的碳、硫含量过高,会导致产生裂纹.如某厂采用酸性焊条焊接Q235-A钢时,因焊条药皮中锰铁的含碳量过高,会引起焊缝产生热裂纹.

4)某些焊接方法会降低低碳钢焊接接头的质量.如电渣焊,由于线能量大,会使焊接热影响区的粗晶区晶粒长得十分粗大,引起冲击韧度的严重下降,焊后必需进行细化晶粒的正火处理,以提高冲击韧度.

总之,低碳钢是属于焊接性最好、最容易焊接的钢种,所有焊接方法都能适用于低碳钢的焊接.

焊接接头由焊缝和热影响区两部分组成，热影响区位于焊缝金属和母材之间。以不易淬火钢为例，如低碳钢和合金元素较少的低合金高强钢(16Mn、15MnTi、15MnV钢)，其焊接热影响区可分为粗晶区、细晶区、部分相变区等三个区域。焊缝区金属的性能还可以，重点分析热影响区的性能。

粗晶区(又称过热区)该区紧邻焊缝，该区母材中的铁素体和珠光体全部变为奥氏体，奥氏体晶粒长得异常粗大，冷却后使金一般比属的冲击韧度急剧下降，一般比母材低25%-30%，是热影响区中的薄弱环节。

细晶区又称正火区，加热温度在Ac3以上的区域(低碳钢为900-1100℃)。空冷后得到均匀而细小的铁素体和珠光体，相当于热处理中的正火组织。细晶区由于晶粒细小均匀，因此既具有较高的强度，又有较好的塑性和韧性，这是热影响区中综合力学性能最好的区域。但由于整个焊接接头的性能取决于接头中的最薄弱环节，所以该区性能虽好，却起不到决定性作用。

部分相变区(又称不完全重结晶区)指加热温度在Ac1-Ac3之间的区域(低碳钢为750-900℃)。该区母材中的全部珠光体和部分铁素体转变为晶粒比较细小的奥氏体，但仍保留部分铁素体。冷却时，奥氏体又转变为细小的铁素体和珠光体，而未溶入奥氏体的铁素体不发生转变，晶粒比较粗大，故冷却后的组织晶粒大小极不均匀，所以力学性能也不均匀，强度有所下降。

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