近年來研發(fā)的一種新型高純度鐵素體不銹鋼,其成分特點(diǎn)為超低碳(C+N)及中Cr(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%),同時(shí)添加了少量的合金元素Nb(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45%~0.50%)及Ti(質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為0.15%)以實(shí)現(xiàn)Cr的雙穩(wěn)定化;其組織特點(diǎn)為單相鐵素體組織,高溫到室溫?zé)o組織轉(zhuǎn)變;性能特點(diǎn)除了具有良好的耐蝕性外,同時(shí)還具有良好的力學(xué)性能。與奧氏體不銹鋼,相比,鐵素體不銹鋼導(dǎo)熱性好,熱脹系數(shù)小,且具有更好的經(jīng)濟(jì)性。但使用成品的厚度一般都小于3mm,該鋼需經(jīng)焊接加工時(shí),厚度限制范圍更小,一般小于2mm。


  某鋼生產(chǎn)的022Cr18NbTi,厚為1.5mm冷軋退火鋼板,對(duì)其進(jìn)行焊接工藝考核。其化學(xué)成分和力學(xué)性能見表4-9和表4-10。


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 1. 焊接參數(shù)的選定 


    焊接方法采用鎢極氬弧焊,鎢極直徑為2.4mm,I形坡口水平對(duì)接焊,氬氣流量為8~10L/min,電源極性為直流正接。定位焊后進(jìn)行連續(xù)焊接,選擇不同焊接參數(shù)(見表4-11)來確定良好的焊接接頭力學(xué)性能和組織。


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 2. 對(duì)焊接接頭進(jìn)行分析


  a. 焊接接頭力學(xué)性能檢測(cè):


    按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,焊接接頭室溫拉伸試驗(yàn)結(jié)果見表4-12,可以看出:3號(hào)試樣由于焊接時(shí)添加了焊絲,焊縫有余高,因此抗靜載荷能力強(qiáng),斷裂位置在母材;1號(hào)和2號(hào)試樣均斷裂于焊縫,其斷裂強(qiáng)度不小于母材95%。從表4-12中還可以看出3個(gè)試樣熱影響區(qū)粗晶區(qū)的硬度值與母材相比變化不大。室溫彎曲試驗(yàn):焊縫位于試樣中心,彎曲直徑為2倍試樣厚度,彎曲角度為180°。各個(gè)試樣的面彎和背彎試樣都合格,未出現(xiàn)裂紋,表明焊接接頭具有良好的抗彎性能,其對(duì)晶粒度不敏感。


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  b. 焊接接頭室溫金相組織:


    通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn),1號(hào)試樣焊縫和熱影響區(qū)的粗晶區(qū)和細(xì)晶區(qū)的晶粒都特別粗大,粗晶區(qū)的晶粒度達(dá)0~1級(jí)。2號(hào)試樣熱影響區(qū)的粗晶區(qū)和細(xì)晶區(qū)的晶粒尺寸與1號(hào)試樣相比顯著減小,晶粒度為4級(jí)。3號(hào)試樣由于填充了E308L奧氏體焊絲,焊縫區(qū)可以大致分為兩部分,一是位于表層的奧氏體區(qū),熔合比小,組織為奧氏體焊態(tài)組織;二是位于焊縫根部的鐵素體區(qū),熔合比大,組織為粗大的柱狀晶,晶粒生長方向朝焊縫表面而不是熱影響區(qū),焊接熱影響區(qū)晶粒尺寸較小,晶粒度在3~4級(jí)之間,且寬度較窄。另外,還觀察到3號(hào)試樣沒有明顯的熱影響區(qū)粗晶區(qū)的過渡區(qū),表明添加奧氏體焊絲對(duì)改善接頭組織,提高力學(xué)性能是有益的。


  眾所周知,鐵素體不銹鋼晶粒受熱易粗化,在焊接熱循環(huán)過程中,熱影響區(qū)晶粒不可避免地長大而使性能下降。對(duì)于022Cr18NbTi鐵素體不銹鋼焊接而言,焊接參數(shù)可調(diào)范圍比較窄,不但要嚴(yán)格控制焊接熱輸入,而且要控制焊接電流處于一個(gè)較低的水平。




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