有關(guān)高氮奧氏體不銹鋼仰焊焊接接頭組織與性能研究 pdf

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1、學(xué)兔兔www.xuetutu.com高氮奧氏體不銹鋼仰焊焊接接頭組織與性能研究中國船舶重工集團(tuán)公司第Az．z-~研究所(471039)馮兆龍摘要通過金相觀察、力學(xué)性能和耐蝕性能試驗，采用ooCr2ONil5M02N鋼研究了高氮奧氏體不銹鋼焊條電弧仰焊焊接接頭的組織與性能，并對其焊接工藝進(jìn)行了適當(dāng)?shù)膶嵺`與探討。結(jié)果表明，接頭的抗拉強(qiáng)度不低于母材，而且塑性良好。焊縫為100％奧氏體組織。呈較為粗大的柱狀晶形態(tài)，且與母材熔合良好；過熱區(qū)的晶粒長大不嚴(yán)重。焊態(tài)時，焊接接頭的腐蝕速率與母材相當(dāng)，經(jīng)敏化處理的晶間腐蝕試樣，彎曲9O。后未發(fā)現(xiàn)因晶間腐蝕而產(chǎn)生的裂紋。均勻腐蝕全浸試驗的年均腐蝕速度為1．32×

2、10。mm／年，具有良好的耐腐蝕性能。關(guān)鍵詞：仰焊顯微組織性能高氮奧氏體不銹鋼中圖分類號：TG404較為詳細(xì)的研究。結(jié)果表明，此鋼具有良好的焊接工0前言藝性成形性。焊接接頭力學(xué)性能良好，有著較高的耐高氮奧氏體不銹鋼因具有良好的塑性、耐蝕性、高腐蝕性能。文中結(jié)合該鋼種的焊接經(jīng)驗，對奧氏體不溫性和焊接性，在船舶、航空、化工、石油、容器等行業(yè)銹鋼焊接提出了若干建議，可供參考。應(yīng)用較為廣泛。雖然奧氏體不銹鋼有著優(yōu)良的性能，1試驗材料與試驗方法但如果焊接工藝不正確時，就會產(chǎn)生焊接缺陷，諸如晶間腐蝕、熱裂紋、應(yīng)力腐蝕開裂、焊縫成形不良等缺陷，焊接試驗是采用厚度為20innl的00Cr20Nil5Mo2N從

3、而影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重者有可能造成工程事故¨]。不銹鋼板，焊接材料選用與其配套的3．2mm焊文中以00Cr2ONi15M02N不銹鋼為例，采用焊條電條。鋼板及焊條熔敷金屬的化學(xué)成分和力學(xué)性能見弧焊仰焊的方法，對其焊接接頭的組織和性能進(jìn)行了表1。表1OOCr2ONil5Mo2N鋼及焊條熔敷金屬的化學(xué)成分和力學(xué)性能板狀仰焊有2種方法：連弧法及熄弧法。連弧法夠有效地保證焊接質(zhì)量，但操作方法不當(dāng)將會造成是通過連續(xù)而有規(guī)則地擺動焊條進(jìn)行短弧施焊的操作焊縫下垂，表面內(nèi)凹。比較2種焊接方法，連弧焊更方法；熄弧法是在封底焊時采用電弧燃燒一定時間后值得推廣J。因此，在試驗中作者采用連弧法進(jìn)行即行熄滅，然后再引燃、

4、再熄滅，從而使熔池金屬疊加焊接。成形的方法。這2種方法各有所長。熄弧法可以保證在進(jìn)行常規(guī)力學(xué)性能及組織分析后，參照GB／T封底焊縫有良好的成形，能有效地控制焊縫下垂、頂面4334．5一l990《不銹鋼硫酸一硫酸銅腐蝕試驗方法》內(nèi)凹。缺點是由于焊接過程處于間斷狀態(tài)，容易出現(xiàn)中的規(guī)定，對00Cr20NiI5Mo2N不銹鋼接頭試樣進(jìn)行焊氣孑L、夾渣等缺陷。連弧法可以使焊接過程連續(xù)化，能態(tài)下的晶間腐蝕試驗，評定焊條電弧焊對接接頭的晶間腐蝕傾向。同時，對其耐海水腐蝕性能也進(jìn)行了初收稿日期：2010—08—21步研究。2010年第12期43學(xué)兔兔www.xuetutu.com表2仰焊焊接接頭力學(xué)性能試驗結(jié)

5、果2試驗結(jié)果及分析2．1焊接接頭的顯微組織焊接接頭顯微組織如圖1～2所示。焊縫呈較為粗大的奧氏體柱狀晶形態(tài)，且與母材熔合良好。根據(jù)GB／T6394--2002《金屬平均晶粒度測定方法》標(biāo)準(zhǔn)，硬度試驗結(jié)果見表3，從試驗結(jié)果看，焊縫中心的采用系列圖片II(孿晶晶粒)，熱影響區(qū)以大晶粒為基硬度高于后焊面的硬度。這主要是由于多次循環(huán)導(dǎo)致準(zhǔn)，進(jìn)行晶粒度評定，晶粒度級別為6．0級，寬度為的。焊接區(qū)的硬度低于焊接熱影響區(qū)和熔合線的硬0．381mm。比較母材與焊縫區(qū)的晶粒大小可以看出，度，熱影響區(qū)出現(xiàn)了較輕微的硬化傾向，但并不嚴(yán)重。熔合區(qū)及粗晶區(qū)晶粒長大不嚴(yán)重，這是由于采用較小從一個側(cè)面反映出了此鋼具有的良好

6、抗裂紋性能。的焊接工藝參數(shù)的原因。在進(jìn)行不銹鋼焊接時，應(yīng)避免接頭過熱，以防止接頭產(chǎn)生應(yīng)力和變形較大、熱裂紋表3焊接接頭HV10硬度試驗結(jié)果和耐腐蝕性下降等問題，所以宜選用較小的焊接工藝參數(shù)。2．3焊接接頭的耐蝕性能奧氏體不銹鋼在450～850oC溫度區(qū)間范圍內(nèi)停留一定時間后，則在晶界處會析出crC，從而形成貧鉻區(qū)，在強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的作用下，晶界貧鉻區(qū)受到腐蝕就會形成晶間腐蝕。作者在進(jìn)行00cr2ONi15M02N不銹圖1焊縫組織500×鋼焊接的過程中，由于采用小電流、快速焊、短弧焊及不作橫向擺動，使危險溫度范圍停留時間大大減少。參照GB／T4334--2008((金屬和合金的腐蝕不銹鋼晶間腐蝕試驗

7、方法》進(jìn)行的晶間腐蝕試驗，彎曲90。后(見圖3)未發(fā)現(xiàn)因晶間腐蝕而產(chǎn)生的裂紋，說明00Cr20Ni15M02N不銹鋼的焊接接頭在經(jīng)過熱循環(huán)后，并未從產(chǎn)生晶界貧鉻現(xiàn)象，仍具有良好的抗晶間腐蝕陛能。圖2熔合區(qū)100×2．2焊接接頭的力學(xué)性能焊接接頭的力學(xué)性能試驗結(jié)果見表2。可以看出，由于熔敷金屬強(qiáng)度明顯低于母材的強(qiáng)度，所以接頭拉伸試樣斷裂在母材上，但從數(shù)值上看已經(jīng)與母材性能比較接近。彎曲試樣正彎和反彎