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1、第39卷第8期焊接學(xué)報(bào)Vol.39(8):102?1072018年8月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONAugust2018采用鎳基和奧氏體焊材焊接Cr13鋼焊接接頭性能張雅芝1，張國(guó)棟2，楊輝2，王麒瑜2(1.中車株洲電機(jī)有限公司，株洲 412000；2.武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院，武漢 430072)摘要：采用ER309L氬弧焊絲的奧氏體焊材和ERNiCrFe-3鎳基焊絲的鎳基焊材對(duì)Cr13鋼母材進(jìn)行TIG焊接，通過(guò)無(wú)損檢測(cè)、顯微組織、力學(xué)性能和耐腐蝕性能試驗(yàn)，對(duì)兩種焊材的焊接接
2、頭性能進(jìn)行研究.結(jié)果表明，兩種焊接接頭均未發(fā)現(xiàn)焊接缺陷，焊接接頭屬于高強(qiáng)匹配，彎曲性能合格.與奧氏體焊材焊縫相比，鎳基焊材的焊縫沖擊韌性低，硬度高，耐電化學(xué)腐蝕性能高.關(guān)鍵詞：鐵素體不銹鋼；奧氏體焊材；鎳基焊材；鎢極氬弧焊中圖分類號(hào)：TG401文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.12073/j.hjxb.20183902100序 言Cr13鋼焊接材料的選擇提供理論依據(jù).Cr13鐵素體不銹鋼是市場(chǎng)上主要的鐵素體不1試驗(yàn)方法銹鋼鋼種之一，冷卻硬化少，有優(yōu)異的抗氯化物應(yīng)力腐蝕性能，具有良好的塑、韌性，常用于車輛結(jié)母材的規(guī)格為300mm×
3、200mm×12mm，試板構(gòu)、壓力容器、汽輪機(jī)葉片等部件.Cr13鋼在國(guó)內(nèi)加工為V形坡口，坡口形式如圖1所示.試驗(yàn)所用的生產(chǎn)應(yīng)用與世界發(fā)達(dá)國(guó)家還存在差距，生產(chǎn)工作Cr13鋼和ER309L氬弧焊絲、ERNiCrFe-3鎳基焊者與科研工作者已經(jīng)開(kāi)始重視并研究這類鋼的技絲的化學(xué)成分如表1所示，表2為TIG焊的工藝參數(shù)，打底焊道清理方法為機(jī)械加工、砂輪機(jī)打磨，層術(shù)問(wèn)題[1-3].間焊道清理方法為砂輪機(jī)打磨.焊接時(shí)采用遠(yuǎn)紅外ER309L氬弧焊絲合金含量高，可有效地保證溫度計(jì)對(duì)層間溫度進(jìn)行監(jiān)控，溫度控制在150℃以焊縫接頭的Cr，Ni等
4、合金元素的含量，減少M(fèi)23C6下，不預(yù)熱以及不進(jìn)行焊后熱處理.采用ER309L在晶界處的析出；ERNiCrFe-3焊絲以鎳為基，具有氬弧焊絲和ERNiCrFe-3鎳基焊絲的焊接接頭試樣耐活潑性氣體、苛性介質(zhì)腐蝕的良好性能.奧氏體編號(hào)分別為A，B.試驗(yàn)得到的兩組焊接接頭進(jìn)行射焊材和鎳基合金焊材用來(lái)焊接鐵素體不銹鋼時(shí)都線檢測(cè)；把焊接接頭分別制成拉伸的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)樣，利屬于異質(zhì)焊材，相比于同質(zhì)焊材，所焊成的焊縫具用WE-100液壓式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)和JB-30A擺捶式?jīng)_有較好的塑韌性，通常不需要對(duì)焊接構(gòu)件進(jìn)行預(yù)熱擊試驗(yàn)機(jī)測(cè)試焊接接頭的力學(xué)性能
5、.或焊后熱處理，工藝簡(jiǎn)單，應(yīng)用較多[4-6].60°~70°使用TIG焊焊接Cr13高純度鐵素體不銹鋼，可防止在焊接過(guò)程中熔融金屬吸氮、碳，焊接接頭性能降低，且焊接電流較小，可減小Cr13鋼熱影響121.0~1.5區(qū)脆化的傾向[7-9].采用不同焊接材料對(duì)Cr13鋼進(jìn)4~6行TIG焊接，通過(guò)無(wú)損檢測(cè)、顯微組織、力學(xué)性能和耐腐蝕性能試驗(yàn)，比較ER309L氬弧焊絲和ERNi-圖1焊接接頭坡口示意圖(mm)Fig.1SketchmapofweldinggrooveCrFe-3鎳基焊絲對(duì)焊接接頭組織和性能的影響，為如圖2所示，利用線
6、切割方法對(duì)焊接接頭進(jìn)行收稿日期：2017?04?08非標(biāo)準(zhǔn)取樣，在垂直焊縫方向留2mm作微觀金相基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(51374151)；湖北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2014CFB707)和對(duì)應(yīng)位置的斷口分析.選用三氯化鐵鹽酸水溶第8期張雅芝，等：采用鎳基和奧氏體焊材焊接Cr13鋼焊接接頭性能103表1母材及焊材化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)Table1Chemicalcompositionsofbasemetalandweldingmaterials材料CMnSiSPNiCrMoCr130.0480.690.350.007
7、0.0260.3112.780.045ER309L≤0.031.0~2.50.30~0.65≤0.03≤0.0312.0~14.023.0~25.00.75ERNiCrFe-30.03~0.060.20.3≤0.015≤0.01534.021.0余量表2焊接工藝參數(shù)Table2Weldingparametersofweldingmethods焊接電流焊接電壓焊接速度保護(hù)氣體流量焊層厚度平均焊接熱輸入工藝I/AU/Vv/(mm·mm?1)q/(L·min?1)d/mmE/(J·mm?1)直流正接115~1209~1270~90
8、151.5~2.012.34純氬保護(hù)氣體(≥99.95%)液和苦味酸溶液對(duì)接頭試樣進(jìn)行腐蝕，采用Oly-和焊縫達(dá)到了冶金結(jié)合.熔合線附近的熱影響區(qū)由mpusPMG3型金相顯微鏡和FEIQuanta200型掃于處于過(guò)熱的狀態(tài)，晶粒有明顯粗化，A試樣粗晶描電鏡觀察試樣的顯微組織，并觀察試樣斷口
