15-5PH不銹鋼等離子弧焊接及焊后熱處理.pdf

1、近年來，馬氏體沉淀硬化不銹鋼以強(qiáng)度高、耐蝕性好，綜合性能優(yōu)異，被廣泛應(yīng)用于航空航天、海洋、兵器工業(yè)等領(lǐng)域。由于這類零部件服役環(huán)境惡劣，所以在采用焊接熱加工時(shí)，對(duì)焊接接頭的質(zhì)量要求更高。在使用傳統(tǒng)熔化焊時(shí)，容易產(chǎn)生焊縫偏析、接頭軟化、強(qiáng)度降低等問題，而使用固態(tài)焊接、高能束焊接時(shí)可以有效的減小這些問題，因此選擇等離子弧焊接進(jìn)行試驗(yàn)并且有必要嚴(yán)格的制定焊接工藝及焊后熱處理工藝。本文以6mm厚的15-5PH為研究對(duì)象，開展等離子弧焊接及焊后熱處

2、理。通過焊接工藝試驗(yàn)，研究等離子弧焊接中焊接電流、離子氣流量、焊接速度對(duì)焊縫成形及力學(xué)性能的影響?；趯?duì)母材熱處理的研究，應(yīng)用到焊接接頭上；分析不同焊接熱處理方式對(duì)焊接接頭的組織與性能影響。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明，焊接電流及離子氣流量對(duì)接頭成形及力學(xué)性能有重要影響，在一定范圍內(nèi)增加焊接電流及離子氣流量，可提高電弧穿透能力，有效避免未焊透和氣孔等缺陷，提高焊縫力學(xué)性能；隨著焊接速度的增大，焊接線能量降低，焊縫熔寬減小，正面余高增大，但對(duì)

3、力學(xué)性能影響較小。對(duì)于氣孔，特別是貫穿性氣孔可以通過改變冷卻條件（預(yù)熱并降低焊接速度）來降低產(chǎn)生的可能性。
　　正交優(yōu)化試驗(yàn)中，等離子弧焊接最佳工藝為焊接電流220A，離子氣流量3.0L/min，焊接速度400mm/min，焊后無缺陷，其中離子氣流量為主要影響因子。接頭主要分為焊縫區(qū)、粗晶區(qū)、兩相區(qū)及母材區(qū)。與TIG對(duì)比中發(fā)現(xiàn)，由于TIG焊時(shí)，焊接線能量高且多道焊接，使得PAW接頭焊接熱影響區(qū)小于TIG接頭，性能也更佳，抗拉強(qiáng)度達(dá)

4、1100MPa，沖擊韌性為20.5J，延伸率為8.0％。
　　母材經(jīng)過1050℃1h固溶處理后，組織為淬火馬氏體。再經(jīng)550℃4h時(shí)效處理后逆轉(zhuǎn)變奧氏體及析出相開始出現(xiàn)，隨著時(shí)效溫度的增大，逆轉(zhuǎn)變奧氏體含量增多，析出相粗化降低了材料的抗拉強(qiáng)度，改善了材料的沖擊韌性。
　　固溶處理及固溶時(shí)效處理后，焊接接頭兩相區(qū)基本消失。固溶時(shí)效態(tài)的接頭具有最好的綜合性能，組織為回火馬氏體+逆轉(zhuǎn)變奧氏體。單一時(shí)效的接頭兩相區(qū)依然存在，且與焊態(tài)