Ni絲填充的Q245R與SUS304埋弧焊接頭組織和性能分析.pdf

1、異種結(jié)構(gòu)材料制造的零部件能夠充分發(fā)揮各自優(yōu)異的材料物理性能，在船舶、化工、核能、車(chē)輛制造等行業(yè)中，滿足極限條件下服役，或?qū)崿F(xiàn)節(jié)能、低成本運(yùn)行，是裝備制造業(yè)中主要采用的實(shí)施方案。不銹鋼具有耐腐蝕、耐氧化等優(yōu)良性能，在壓力容器等制造中常需要不銹鋼與碳鋼焊接成部件。然而，由于異種金屬的化學(xué)成分和物理、化學(xué)性能等存在較大差異，使得異種材料的焊接較為困難。目前，低碳鋼與奧氏體不銹鋼主要采用焊條電弧焊或鎢極氬弧焊焊接，但因在焊接過(guò)程中母材對(duì)焊縫金屬

2、的稀釋率較大，易在接頭低碳鋼側(cè)熔合區(qū)產(chǎn)生凝固過(guò)渡層、碳遷移等問(wèn)題，致使焊縫中產(chǎn)生氣孔和微裂紋等焊接缺陷，嚴(yán)重降低接頭的使用性能。為此，采用Ni絲填充埋弧焊的方法，針對(duì)不銹鋼與低合金鋼焊接工藝實(shí)現(xiàn)，接頭的組織及性能保證等方面，開(kāi)展了以下研究工作:
　　(1)搭建了實(shí)現(xiàn)冷絲填充埋弧焊試驗(yàn)系統(tǒng)及測(cè)溫平臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由普通埋弧焊機(jī)及送絲機(jī)構(gòu)組成，可以實(shí)現(xiàn)冷絲填充埋弧焊工藝過(guò)程;測(cè)溫平臺(tái)主要由小鉑銠-B型熱電偶及MCGS組態(tài)軟件組成。對(duì)不同

3、冷絲填充速度下，熔池溫度場(chǎng)進(jìn)行三維測(cè)定，獲得了其熱循環(huán)曲線。探究了冷絲填充過(guò)程與焊縫成形參數(shù)的相關(guān)性。
　　(2)通過(guò)拉伸試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)以及顯微硬度試驗(yàn)對(duì)四類異質(zhì)接頭進(jìn)行了工藝評(píng)定。結(jié)果分析表明，在一定范圍內(nèi)，隨著Ni絲填充速度的增大，接頭的抗拉強(qiáng)度及韌性得到提高，接頭的顯微硬度突變范圍減小。通過(guò)提高焊縫金屬中Ni元素的含量，可以使奧氏體相明顯增多，從而減少脆性氮化物相的析出，使接頭的塑韌性和抗裂能力顯著提升。
　

4、　(3)利用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜儀(EDS)及X射線衍射儀(XRD)對(duì)焊接接頭的形成機(jī)理進(jìn)行顯微分析。結(jié)果分析表明，通過(guò)控制Ni絲填充量，可以控制熔池峰值溫度和高溫停留時(shí)間，為焊縫及熱影響區(qū)提供合理的溫度分布，從而可以使焊縫及熱影響區(qū)的組織得到控制。Ni絲填充補(bǔ)償由于低碳鋼的稀釋而造成的合金成分的不足，從而使低碳鋼側(cè)熔合區(qū)的過(guò)渡寬度減小。
　　綜上所述，采用Ni絲填充埋弧焊焊接Q245R低碳鋼和SUS