2205雙相不銹鋼激光焊縫組織調(diào)控方法研究.pdf

1、雙相不銹鋼優(yōu)良的性能是靠適當(dāng)比例的兩相組織來保證的。在激光自熔焊快速冷卻條件下，焊縫金屬極易發(fā)生兩相比例失調(diào)，導(dǎo)致接頭機(jī)械性能和耐蝕性能顯著惡化，從而局限了激光自熔焊在雙相不銹鋼連接領(lǐng)域的應(yīng)用。本文探索了改善2205雙相不銹鋼激光焊焊縫兩相比例的方法，分析了焊接熱循環(huán)和添加元素對(duì)焊縫組織的影響能力和作用規(guī)律。
　　首先分析了激光焊離焦量對(duì)焊縫組織的影響，建立了高功率激光自熔焊有限元模型，計(jì)算了不同離焦量下的焊接溫度場(chǎng)，并進(jìn)行了相應(yīng)

2、的激光焊接試驗(yàn)。計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果表明：離焦量對(duì)焊接過程溫度場(chǎng)、焊縫形態(tài)，以及焊縫組織均存在重要影響。采用正離焦量時(shí)，焊縫金屬中部的奧氏體含量最高（25%）；負(fù)離焦量時(shí)，焊縫金屬下部的奧氏體含量最高（28%）；當(dāng)離焦量為0時(shí)，焊縫金屬上、中、下部的奧氏體含量趨于一致。
　　通過添加鎳箔的方法研究了鎳元素對(duì)2205雙相鋼激光焊焊縫組織的影響，分析了鎳含量對(duì)焊縫金屬兩相比例的作用規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明，鎳含量為7-10%時(shí)，焊縫金屬能夠獲得接

3、近母材的均勻兩相組織，鎳元素使熔池凝固模式由鐵素體模式轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體模式，從而促進(jìn)奧氏體形成。當(dāng)鎳含量超過12%后，焊縫金屬中奧氏體比例迅速增加，反而不利于兩相平衡。
　　通過改變保護(hù)氣體組分的方法研究了氮元素對(duì)2205雙相不銹鋼激光焊縫組織的影響，探索了氮元素對(duì)焊縫金屬奧氏體組織的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明，當(dāng)保護(hù)氣體中氮含量超過50%后，氮元素通過熔池表面滲入液態(tài)金屬，隨著熔池流動(dòng)到達(dá)焊縫中部，并在凝固過程中保留在焊縫金屬中。熔入焊

4、縫金屬的氮元素提升了鐵素體-奧氏體轉(zhuǎn)變的溫度，促進(jìn)了奧氏體的形成。采用純氮?dú)獗Ｗo(hù)時(shí)，焊縫金屬中的氮含量最高，焊縫中的奧氏體比例達(dá)到40%。
　　對(duì)2205激光自熔焊接頭進(jìn)行機(jī)械性能測(cè)試和耐蝕性測(cè)試，結(jié)果表明，采用純氮?dú)獗Ｗo(hù)的光纖激光焊接頭具有最優(yōu)性能，其抗拉強(qiáng)度為756MPa，沖擊功為177J，接頭點(diǎn)蝕電位與母材十分接近。
　　對(duì)比焊縫組織的不同調(diào)控方法，發(fā)現(xiàn)采用負(fù)離焦，或者添加鎳元素和氮元素均有利于改善焊縫金屬的兩相比例，