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1、第27卷第2期焊接學(xué)報(bào)Vol.27No.22006年2月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONFebruary2006TP304H/12Cr1MoV異種鋼管的瞬時(shí)液相擴(kuò)散連接11,213井曉天,陳思杰,盧俊峰,李辛庚(1.西安理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,西安710048;2.河南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,河南焦作454000;3.山東電力研究院,濟(jì)南250002)摘要:用FeNiCrSiB(A)合金作中間層,氬氣保護(hù),對(duì)12Cr1MoV珠光體耐熱鋼和TP304H奧氏體不銹鋼
2、管進(jìn)行了瞬時(shí)液相擴(kuò)散連接。用正交試驗(yàn)的方法研究了工藝參數(shù)對(duì)接頭組織和性能的影響,分析了TLP連接接頭的顯微組織、斷口形貌、力學(xué)性能和元素分布,確定出了合適的連接工藝參數(shù)。研究結(jié)果表明,連接溫度1240℃,等溫凝固時(shí)間3min,壓力4MPa時(shí),接頭的強(qiáng)度最高達(dá)到590MPa,其斷口呈韌性斷裂特征。關(guān)鍵詞:TP304H/12Cr1MoV;異種鋼管;瞬時(shí)液相連接;顯微組織中圖分類(lèi)號(hào):TG151.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):0253-360X(2006)02-97-05井曉天0序言設(shè)備投資及焊接成本遠(yuǎn)低于高能束焊(激光焊、電子
3、束焊)。目前,液相擴(kuò)散連接已不僅局限于原先火力發(fā)電機(jī)組隨著各個(gè)部位工作溫度的不同,的鎳基超耐熱合金焊接領(lǐng)域,特別是在新材料(如相應(yīng)地使用了不同化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)的鋼材,因先進(jìn)陶瓷,復(fù)合材料,氧化物彌散強(qiáng)化耐熱合金)的[3～6]此必然會(huì)遇到異種鋼的焊接問(wèn)題。其中許多部件及制備、連接、修復(fù)等方面潛力很大。根據(jù)異種鋼管道采用了12Cr1MoV耐熱鋼與TP304H不銹鋼的連接的實(shí)際需要,作者研究了12Cr1MoV與TP304H異種鋼接頭。12Cr1MoV鋼熱強(qiáng)性和持久塑性較的TLP擴(kuò)散連接工藝。高,由于碳及合金元素含量較多,
4、淬硬敏感性較大,在焊件剛性及接頭應(yīng)力較大時(shí),易產(chǎn)生冷裂紋。1試驗(yàn)材料和方法TP304H是經(jīng)固溶處理后供貨的,其組織為單相奧氏體,具有高的抗蝕性、抗蠕變性和綜合力學(xué)性能;TLP焊接試驗(yàn)在瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊機(jī)上進(jìn)行,采但在450～850℃溫度區(qū)間長(zhǎng)時(shí)間停留,易發(fā)生晶間用高頻感應(yīng)加熱,氬氣保護(hù),壓力設(shè)定為4～15腐蝕。12Cr1MoV與TP304H焊接時(shí),因接頭化學(xué)成MPa。力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)采用WES-600W萬(wàn)能試驗(yàn)分的不均勻?qū)е陆M織的不均勻,從而最終影響到接機(jī),拉伸試驗(yàn)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2651-89《焊接接頭拉頭的持久強(qiáng)度。同
5、時(shí),在熔焊過(guò)程中,焊縫容易出現(xiàn)伸試驗(yàn)方法》進(jìn)行,彎曲試驗(yàn)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2653-硬脆的馬氏體組織,珠光體側(cè)冷裂紋傾向較大。另89《焊接接頭彎曲及壓扁試驗(yàn)方法》進(jìn)行。接頭合外,由于兩種鋼的線膨脹系數(shù)相差很大,焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)格的標(biāo)準(zhǔn)為拉伸試驗(yàn)在母材斷裂,面彎和背彎的彎生較大的殘余應(yīng)力,在循環(huán)溫度下工作時(shí),容易產(chǎn)生曲角180°。并對(duì)試樣及斷口用光學(xué)顯微鏡OM、掃[1]疲勞裂紋。瞬時(shí)液相擴(kuò)散連接(簡(jiǎn)稱(chēng)TLP)是一描電鏡SEM和電子能譜EPS進(jìn)行金相、形貌及微區(qū)[2]種先進(jìn)的連接技術(shù),主要是針對(duì)沉淀硬化合金開(kāi)成分分析。試驗(yàn)材料為1
6、2Cr1MoV和TP304H鋼發(fā)的。液相擴(kuò)散焊接頭強(qiáng)度高、沒(méi)有明顯的界面和管,試樣連接端面精車(chē)。鋼管的化學(xué)成分及試驗(yàn)中焊接物殘留。其特點(diǎn)是焊接溫度低,母材不熔化,可間層成分見(jiàn)表1,鋼管規(guī)格和力學(xué)性能見(jiàn)表2。正交焊接異種材料,變形小,強(qiáng)度接近母材,高溫性能好,試驗(yàn)采用3因素3水平(見(jiàn)表3)。表112Cr1MoV、TP304H鋼管和非晶中間層的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)Table1Chemicalcompositionsof12Cr1MoV/TP304Hsteelandinsertingmetal鋼種CSiMnPSNiCr
7、MoVBFe12Cr1MoV0.120.200.550.0350.0350.101.100.300.23—其余TP304H0.110.291.120.0230.0229.9818.73———其余FeNiCrSiB(A)—6～11———28～321-5——6-10其余收稿日期:2004-11-2798焊接學(xué)報(bào)第27卷表212Cr1MoV和TP304H鋼管的規(guī)格、常溫力學(xué)性能Table2Dimensionandmechanicalpropertiesof12Cr1MoV/TP304Hsteel牌號(hào)公稱(chēng)外徑d/mm壁厚s/
8、mm抗拉強(qiáng)度Rm/MPa屈服強(qiáng)度Rp0.2/MPa伸長(zhǎng)率A(%)12Cr1MoV63.55470～640>255>19TP304H63.55515>205>35表312Cr1MoV和TP304H鋼管正交試驗(yàn)參數(shù)和試驗(yàn)結(jié)果Table3Experimentalparametersandresultof12Cr1MoV/TP304Hsteel抗拉強(qiáng)度
