443鐵素體不銹鋼隨焊冷卻焊接接頭的組織和性能研究.pdf

1、443鐵素體不銹鋼是國(guó)內(nèi)近年來(lái)新開(kāi)發(fā)出的一種超純高鉻鐵素體不銹鋼,由于其具有優(yōu)異的性能,被作為將來(lái)304不銹鋼的替代品。但是與奧氏體不銹鋼相比,其焊接HAZ晶粒容易長(zhǎng)大,組織結(jié)構(gòu)及性能變差成為這類(lèi)鋼在焊接加工時(shí)最為突出的一個(gè)問(wèn)題,特別是沖擊性能較差,是焊接接頭的薄弱環(huán)節(jié),而且隨著板厚的增加更加明顯的顯現(xiàn)出來(lái),這些不足嚴(yán)重影響了該類(lèi)型不銹鋼在工程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的推廣使用,是目前亟待解決的一項(xiàng)重要技術(shù)難點(diǎn)。
　　 本課題分別利用空冷(AN

2、C)、水冷(TWC)、液氮冷卻(LNC)三種隨焊冷卻方式對(duì)4mm厚的443鐵素體不銹鋼進(jìn)行焊接;分析了ANC法、TWC法和LNC法三種隨焊冷卻焊接接頭的顯微組織、相組成物、常規(guī)力學(xué)性能以及耐腐蝕性能,并對(duì)不同隨焊冷卻條件下沖擊斷口形貌進(jìn)行SEM觀察。
　　 顯微組織分析表明母材顯微組織為多邊形的鐵素體組織,晶粒度為5級(jí)左右;ANC法、TWC法和LNC法焊縫組織均為由奧氏體和鐵素體構(gòu)成的雙相組織;TWC法和LNC法得到的焊接HAZ

3、的晶粒尺寸較ANC明顯細(xì)化,晶粒度為3～4級(jí);
　　 顯微硬度測(cè)試表明母材的平均硬度為167.9HV0.1,ANC、TWC、LNC三種焊接接頭從焊縫到母材,硬度總體上呈下降趨勢(shì),其中熱影響區(qū)的硬度較母材有所提高,其硬度值約為185～200HV0.1;
　　 拉伸試驗(yàn)表明ANC、TWC、LNC三種焊接接頭抗拉強(qiáng)度均可達(dá)到母材的95％以上,其伸長(zhǎng)率分別為母材的77.6%、84.5%、87.2%;彎曲測(cè)試試驗(yàn)表明母材及ANC、

4、TWC、LNC三種焊接接頭彎曲角度均能達(dá)到180°,且通過(guò)觀察均沒(méi)有發(fā)現(xiàn)微裂紋;
　　 缺口沖擊試驗(yàn)表明母材及ANC、TWC、LNC三種焊縫沖擊功均能達(dá)到30J以上,ANC熱影響區(qū)沖擊功僅為4.867J,但TWC和LNC焊接接頭熱影響區(qū)沖擊功較ANC試樣有所提高,分別可以達(dá)到16.5J和17.3J;沖擊斷口SEM分析表明,ANC焊接熱影響沖擊斷口呈現(xiàn)解理斷裂特征,而TWC和LNC兩種焊接接頭熱影響區(qū)沖擊斷口呈現(xiàn)延性和解理的混合斷

5、口,而母材斷口上出現(xiàn)大量的韌窩,呈現(xiàn)出明顯的延性斷裂;
　　 晶間腐蝕試驗(yàn)表明ANC、TWC、LNC三種焊接接頭及母材腐蝕試驗(yàn)后試樣表面沒(méi)有發(fā)生明顯變化,通過(guò)彎曲試驗(yàn)評(píng)定表明,其彎曲角度均能達(dá)到180°,且在放大鏡下觀察彎曲部位均沒(méi)有產(chǎn)生微裂紋;
　　 電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)表明ANC、TWC、LNC和母材的白腐蝕電位Ecorr分別為-0.999V、-0.909V、-0.803V和-0.770V,自腐蝕電流密度icorr分別為7

6、.08×10-6A·cm-2、2.51×10-6A·cm-2、0.63×10-6A·cm-2和0.5×10-6A·cm-2:
　　 鹽霧腐蝕試樣評(píng)級(jí)顯示母材(MC)與LNC腐蝕程度為D級(jí),TWC為E級(jí),ANC為F級(jí),ANC、TWC、LNC三種焊接接頭及MC在經(jīng)過(guò)480h鹽霧腐蝕試驗(yàn)后,腐蝕速率分別為1.41×10-8g·mm-2·h-1、0.635×10-8g·mm-2·h-1、0.52×10-8g·mm-2·h-1和0.27×