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、低成本運行，是裝備制造業(yè)中主要采用的實施方案。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，但因在焊接過程中母材對焊縫金屬

2、的稀釋率較大，易在接頭低碳鋼側(cè)熔合區(qū)產(chǎn)生凝固過渡層、碳遷移等問題，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，針對不銹鋼與低合金鋼焊接工藝實現(xiàn)，接頭的組織及性能保證等方面，開展了以下研究工作:
　　(1)搭建了實現(xiàn)冷絲填充埋弧焊試驗系統(tǒng)及測溫平臺。該實驗系統(tǒng)由普通埋弧焊機及送絲機構(gòu)組成，可以實現(xiàn)冷絲填充埋弧焊工藝過程;測溫平臺主要由小鉑銠-B型熱電偶及MCGS組態(tài)軟件組成。對不同

3、冷絲填充速度下，熔池溫度場進(jìn)行三維測定，獲得了其熱循環(huán)曲線。探究了冷絲填充過程與焊縫成形參數(shù)的相關(guān)性。
　　(2)通過拉伸試驗、彎曲試驗、沖擊試驗以及顯微硬度試驗對四類異質(zhì)接頭進(jìn)行了工藝評定。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，接頭的抗拉強度及韌性得到提高，接頭的顯微硬度突變范圍減小。通過提高焊縫金屬中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)對焊接接頭的形成機理進(jìn)行顯微分析。結(jié)果分析表明，通過控制Ni絲填充量，可以控制熔池峰值溫度和高溫停留時間，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