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搅拌摩擦焊（FSW）是一种新型备受瞩目的塑性固相连接技术，其最初用于铝、镁等低熔点合金的连接。目前，搅拌摩擦焊已实现全铝合金焊接。与传统熔化焊相比，搅拌摩擦焊具有如下优点：①由于焊接净能量输入小，焊后工件变形小、残余应力低。②焊缝组织细小，无气孔及元素烧损。③消除了氢脆及应力腐蚀裂纹。④焊接接头力学性能优良。⑤降低对焊接操作者焊接技术水平的依赖。⑥焊接过程不用填充焊丝、焊剂，降低消耗，节约能源。⑦不受焊接位置限制，能够实现任意位置，任意方向的焊接。⑧设备投资小，焊接能耗低，焊接过程简单，易实现自动化，可提高生产效率，减少设备运行成本。⑨过程绿色环保，无烟尘、辐射电磁冲击等污染。经过二十几年的发展，搅拌摩擦焊可焊接材料领域正由低熔点合金向高熔点合金发展，且越来越多的研究表明钢搅拌摩擦焊的可行性。 钢是工业上应用最为广泛的金属材料，研究钢的搅拌摩擦焊技术具有重要的实际应用价值，已引起众多研究人员的关注。Toumpis A等人采用FSW方法对6mm厚的DH36钢实施了对焊，焊缝性能良好；兰州大学王希靖等人对不锈钢进行了搅拌摩擦焊工艺研究，在适合的工艺参数下获得了良好的焊接接头。Q235钢由于含碳适中，综合性能好，强度、塑性和加工性等得到较好配合，广泛应用于钢结构、桥梁、车辆、锅炉、容器和船舶中，本文选择8mm厚的Q235B碳素结构钢为研究对象，采用合理的工艺参数进行搅拌摩擦焊焊接，并分析和讨论接头的显微组织和力学性能，为在实际产品中推广应用提供可靠的依据。 1. 试验方法（1）试验材料 试板采用Q235B钢板（见附表），试板规格为8mm×120mm×300mm，试验选用圆锥型螺纹搅拌头，下压量为0.2mm，主轴倾角为2°，采用恒位移的方式进行搅拌摩擦焊单面对接焊，焊接参数为：主轴旋转速度500rpm，焊接速度100mm/min，焊后获得的焊缝长度为240mm。 Q235B的成分（质量分数） （%）  元素 C Si Mn P S含量 0.14~0.22 ≤0.30 0.30~0.65 ≤0.045 ≤0.030 （2）微观组织观察 为避免焊接起始阶段和焊接结束阶段对接头显微组织的影响，金相试样取样位置位于稳定焊接阶段（见图1），这是因为稳定焊接阶段搅拌头运行平稳，焊道表面质量优良，能准确地反应出焊缝各区域微观组织的真实情况。 沿垂直焊缝方向切取金相试样，经过研磨、抛光后用4%硝酸酒精溶液腐蚀20s，经酒精清洗吹干完成金相试样的制备。采用Stemi 2000-C体式显微镜5倍放大倍数下观察焊缝整个横截面的宏观形貌；采用OLYMPUS GX71倒置式金相显微镜200倍放大倍数下观察焊缝横截面不同区域微观组织，分析各区域晶粒大小及组织形貌的区别。 （3）拉伸试验 沿垂直焊缝方向切取拉伸试样（见图1），按G B/T2651进行接头试样加工，采用CSS-44300电子万能试验机进行拉伸试验，并对接头断口试样进行SEM观察。 在实践中，一些法定评估业务的委托人为了使评估对象评出预期的高价或者低价，达到非法目的，往往对评估专业人员施加非法干预，操控评估结果，使评估活动无法做到独立、客观、公正，无法起到防止国有资产流失、维护公共利益的作用。为此，本法第二十七条明确规定，委托人不得串通、唆使评估机构或者评估专业人员出具虚假评估报告。根据本条规定，委托人或者其他组织、个人非法干预评估行为和评估结果的，评估专业人员有权拒绝。同时，根据本法第十九条的规定，委托人要求出具虚假评估报告或者有其他非法干预评估结果情形的，评估机构有权解除合同。 （4）显微硬度检测 沿垂直焊缝方向切取硬度试样，试样经抛光腐蚀后采用岛津HMV-2T显微硬度仪沿焊缝横截面中部依次对母材、前进侧热影响区、前进侧热机影响区、焊核区、后退侧热机影响区、后退侧热影响区及母材进行焊缝横向的显微硬度测试，两测试点之间间隔为0.5mm。  图1 试样切取位置 2. 试验结果及分析（1）焊缝外观形貌及X射线检测分析 8mm厚Q235B钢单面搅拌摩擦焊缝成形良好（见图2a），目视无起皮、表面犁沟等表面缺陷产生，从外观形貌可以看出，母材在焊接过程中处于超塑性状态，流动性和成形性比较好，在平滑轴肩肩台的作用下形成比较美观的外形。为检验是否有内部缺陷产生，对Q235B的搅拌摩擦焊道进行X射线探伤，检测结果表面焊缝中无未熔合、裂纹、孔洞等缺陷产生（见图2b）。 （四）在免疫、检疫、监督的同时录入信息 通过对县、乡、村人员层层培训，让他们熟悉、掌握了挂标及通过识读器信息录入的方法。从2007年起州、县、乡每年投入官方兽医787人，村协检人员1 230人参与挂标、基础信息录入和免疫、产地检疫、屠宰检疫信息录入工作，到目前，共录入养殖户的基础信息5.8万条，戴标579 483条、免疫2 060 858条、产地检疫9 467条、出县境检疫53 576条的信息录入，上传中央数据库。为信息查询提供了坚实的基础保障。 （2）焊接接头金相组织Q235B搅拌摩擦焊接接头根据衬度差异可以将焊缝截面分为焊核区（A）、热机影响区（B）、热影响区（C）及母材（D前进侧、E后退侧）四个区域（见图3），焊缝区上宽下窄，总体呈“碗”状，与后退侧均匀的等轴晶组织不同，由于在成形过程中经历了不同的机械作用，焊核区前进侧形成了具有塑性加工特征的流线型组织。从接头的宏观形貌可以看出，Q235B在搅拌摩擦焊的作用下形成了致密的组织，无弱结合和孔洞型缺陷产生。  图2 接头宏观形貌及X射线检测结果 为对各区域的典型组织进行分析，对Q235B搅拌摩擦焊接接头进行局部放大（见图4）。基体母材Q235B钢为亚共析钢，在轧制状态下供货，其显微组织主要为粗大的铁素体及细小珠光体，铁素体组织呈明显的非等轴塑性拉长形态，珠光体则弥散分布于铁素体基体之中（见图4a）。 在此次研究中,经过护理后,观察组组患儿的护理评分90以上的比例比对照组高,结果存在统计学差异性(P<0.05)。对照组的护理满意度是72%,共有20例非常满意,16例满意,14例不满意,观察组的满意度是98%,有28例非常满意,21例满意,1例不满意,观察组满意度比对照组高(P<0.05)。说明细节管理是科学高效的护理管理模式,儿科护理可以使用,能够提升护理满意度和效果。  图3 接头横截面宏观金相 注：A为焊核区；B为热机影响区；C为热影响区；D，E为母材。 焊核区组织由细小的铁素体和珠光体组成，相比于母材焊核区组织细化，但铁素体含量降低珠光体含量增加（见图4b）。这与焊核区材料的非平衡转变及搅拌针强烈的机械搅拌作用造成的动态再结晶过程密切相关。焊核区在焊接过程中峰值温度在1100℃以上，高于奥氏体转变温度，高温下，焊缝金属全部奥氏体化，焊接过程中焊缝金属在搅拌针强烈的搅拌作用下发生动态再结晶，再结晶晶粒有迅速长大的倾向，但由于搅拌针强烈的机械力作用，再结晶晶粒破碎形成细小等轴晶组织，但由于焊核区峰值温度较高，高温停留时间长，其晶粒仍有一定量的长大。 焊缝前进侧热机影响区和焊缝后退侧热机影响区微观组织均由组织特别细小的等轴晶铁素体及珠光体组成，具有明显的再结晶特征（见图4c、图4d）。与焊核区相比，热机影响区在焊接过程中不仅受到搅拌针强烈的搅拌破碎作用，而且受到焊缝两侧较冷金属的挤压，这使得焊接过程中奥氏体晶粒长大受到强烈阻碍，并且该区峰值温度较低，焊后温度迅速降低，最终形成细小的等轴晶组织。  图4 搅拌摩擦焊接头的微观组织形貌 焊缝前进侧热影响区和后退侧热影响区微观组织与母材相比都有一定量的细化（见图4e、图4f）。该区组织均匀性差，存在类似母材的粗大铁素体晶粒以及在其周围均匀分布的细小铁素体珠光体组织，这是由于该区域焊接过程中材料发生部分奥氏体化，且该区域与母材相连，冷却速度较快，高温停留时间短，奥氏体晶粒来不及长大，冷却后形成晶粒较细小的铁素体及珠光体非平衡转变组织，因此该区域组织相对母材较为细化且不均匀。 Countermeasures of constructing trade and logistics center of Xuzhou （3）显微硬度分布 接头不同区域的显微组织差异往往会通过不同区域的硬度差异表现出来，对于Q235B的搅拌摩擦焊接头横截面的硬度分布（见图5）也是如此，焊核区、热机影响区和热影响区的显微硬度均都高于母材，最高硬度值出现在焊核区，为235.1HV，比母材区硬度（约175HV）高50HV左右。焊核区的显微硬度值明显波动，其最低值出现在靠近焊缝中心线位置，为199.4HV。焊缝各区硬度分布不均匀主要是因为焊接过程中焊缝各区经历的热循环过程及前进侧与后退侧所受到的机械作用不同所导致的。首先，根据金相组织分析，焊核区、热机影响区和热影响区焊后均形成了非平衡的再结晶组织，综合力学性能较好的珠光体组织含量增加，因此焊缝各区域硬度均高于母材；其次，焊核区焊接过程中受到搅拌针强烈的搅拌作用，强烈抑制了该区奥氏体晶粒长大，冷却后形成珠光体含量较高的组织较细化的非平衡组织，因此该区具有最高的显微硬度；第三，热机影响区较热影响区晶粒组织细化，且含有相对较低的铁素体含量，因此热机影响区的显微硬度高于热影响区显微硬度。 （4）接头拉伸性能 对Q235B钢搅拌摩擦焊焊接接头进行横向拉伸试验，试验结果显示（见图6），接头的抗拉强度和屈服强度与母材相比稍有降低，但差别不大，其接头抗拉强度485MPa，达到母材强度的98.8%，屈服强度325MPa，达到母材的93.7%；断后伸长率变化比较明显，焊接接头断后伸长率为23%，达到母材的88%，断面收缩率为64.5%，达到母材的96.5%。 上述几篇论文，主旨在于思考当时社会生活中存在的问题，试图从理论上作出分析和回答。我讲到这样的经历是想表明:在哲学社会科学领域，学者们从理论上做学术研究，但我们研究的背景和对象是当今的现实。我们不能忽视现实生活中的迫切问题。面对这样的问题，如何从理论上提出、分析和解决，是我们的责任。这几项研究，无论是关于实践运动的基本规律，人的活动效率的历史发展，以及用实践批判、对实践批判和实践自我批判等问题，都是面对现实生活中的基本理论困惑，试图作出自己的回答。而这样的研究和回答，如果仅仅依靠原有的理论和方法无法作出，就要求我们进一步寻找新的理论和方法。这样做的结果，在思想理论上就是一种创新。 拉伸断口位于母材近焊缝热影响区（见图7），说明断裂源与焊缝相关，根据焊缝的金相组织分析，该区域组织非常不均匀，为粗大铁素体与细小珠光体铁素体共存组织，就此判断，该区组织的不均匀性是造成断裂的主要原因。 静载拉伸试验后，试样出现明显颈缩现象，如图7所示。获得的断口宏观形貌，具有典型的延性断裂特征，由于试样较厚，断口形成纤维区和剪切唇两个区域，如图8a所示。对断口两区进行SEM微观形貌分析，纤维区有韧窝形成，且韧窝的大小、形状非常不均匀，如图8c所示；剪切唇为试样最后破断区域，该区平坦，无纤维区的韧窝形貌，如图8b所示。 3. 结语（1）8mm厚Q235B钢搅拌摩擦焊接头表面成形良好，无明显缺陷，X射线探伤结果符合要求，焊缝中无未熔合、裂纹等缺陷。 文献阅读不仅仅是读懂一篇文章，而是一个系统全面的再学习的过程。读懂文献首先要充分理解教材，这就需要学生注重消化、理解所学的知识；阅读过程则是查找资料、自主学习的过程；而最后文献的讲解则需要学生有较好的表达能力。文献阅读是以学生为中心，以能力培养为目标的一种教学手段，可以较好地克服“灌输式教学”的弊病，提升学生的综合素质。  图5 焊接接头横截面中部显微硬度分布  图6 搅拌摩擦焊焊接接头与母材性能对比  图7 搅拌摩擦焊试样拉伸断口位置  图8 断口微观形貌 （2）焊接接头的焊核区、热机影响区和热影响区分区明显，且都存在再结晶组织，焊核区及热机影响区焊接过程中峰值温度高于奥氏体转变温度，焊后形成完全再结晶组织，但焊核区峰值温度高，高温停留时间长，晶粒有所长大，热机影响区组织细小；热影响区焊接过程中峰值温度较低，形成部分再结晶组织，且晶粒相比于母材细化。 （3）接头各区硬度均高于母材，有明显的硬化显现，但硬度分布不均匀，这是因为焊接过程中焊缝各区域经历的热循环过程及所受到的机械作用不同所导致的。 （4）焊接接头横向拉伸试验为延性断裂，断口位于母材靠近热影响区位置，这与该区域组织的不均匀性相关。 参考文献： [1] Toumpis A， Galloway A，Cater S， et al. Development of a process envelope for friction stir welding of DH36 steel–A step change[J].Materials & Design， 2014，62: 64-75. [2] 王希靖， 叶结和， 孙丙岩，等. 0Cr18Ni9不锈钢搅拌摩擦焊接头的微观组织和性能[J].热加工工艺， 2007， 35(23):36-38. |
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