热输入对445J2超纯铁素体不锈钢焊接接头显微组织和力学性能的影响-论文.pdf

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1、第45卷第2期太原理工大学学报Vo1．45NO．22014年3月J()URNAIOFTAIYUANUNIVERSITYOFTECHNOI()GYMar．2Ol4文章编号：1OO7—9432(20l4)02—021005热输入对445J2超纯铁素体不锈钢焊接接头显微组织和力学性能的影响张婷婷，王文先，闫志峰，王志斌，张心保(1．太原理丁大学材料科学与T程学院，太原030024；2．山两太钢不锈钢技术股份有限公司，太原030002)摘要：研究了不同热输入445J2超纯铁素体不锈钢TIG焊焊接工艺。设计三组热输入分别为低热输入(1．67J／ra

2、m)，中热输入(1．75J／riliTi)和高热输入(1．95J／mm)，系统地分析了接头组织和力学性能。结果表明：接头焊缝均由中心等轴晶和外围柱状晶组成，HAz均为粗化的等轴晶；低热输入44-头的静载拉伸强度最高；拉仲试样断裂位置均位于接头柱状晶区；随着热输入的增大，拉伸断裂机理由韧窝断裂向准解理转变；对弥散分布的第二相SEM和EDS分析，其成分为I、i或Nb的氮化物，有利于焊缝中心柱状晶向等轴晶的转变。关键词：热输入；超纯铁素体不锈钢；显微组织；断口形貌；力学性能中图分类号：TG457．11文献标识码：A近年来，铁素体不锈钢作为结构和

3、功能材料已l实验方法被逐渐应用研究于多种环境中，其中包括汽车工业、实验材料选用1．2mm的445J2超纯铁素体不建筑物的装饰材料等。由于其在cl离子环境中具锈钢薄板，其化学成分见表l所示。其显微组织为有良好的耐应力腐蚀开裂性能，被应用于海水环境单一的铁素体组织，其组织形态为不规则的多边形下的热交换器。超纯铁素体不锈钢是将C、N含形貌，如图l所示。其平均品粒尺寸约为35m。量控制在极低水平，且加入Ti、NB、Cu、A1等微量元表1445J2FSS化学成分(质量分数)素，以改善其性能。在汽车排气系统和太阳能热水CCrMONirr1CuN}】器

4、等领域有很大的应用前景[=2‘】。焊接是用于不锈O．Ol123．782．37O．】30．180．440．25钢加丁的重要加：I二工艺。其中，熔化焊T艺简单、MnSiAlVNFeO．090．270．0110．f】40．0l9Ba1．成本较低，被广泛应用于多个领域。因此焊接接头冶金变化备受各专家、学者关注。然而，由于铁素体不锈钢在焊接加热熔化过程中无相变，导致铁素体晶粒易粗化，由此引发了接头性能下降问题J。445J2是采用V()D精炼工艺将C、N含量严格控制在极低的水平，并通过添加微量Mo、Nb、Ti和N等稳定化元素研发的一种经济型超纯铁素体

5、不锈钢。目前，国内外学者对不锈钢的研究多集中于奥氏体不锈钢、双相不锈钢上和409、430等普通铁索体不锈钢焊接的研究。。本文系统分析了不同热输入图1445j2FSS微观组织445J2超纯铁素体不锈钢薄板接头组织和性能，为材料施焊前，用丙酮擦拭试样待焊部位的油污和水优化及丁程应用提供依据。份等杂质，以避免产生气孔等焊接缺陷。焊接设备选用直缝TIG焊机，保护气体为99．99的纯Ar。收稿日期：201：j0910基金项目：罔家自然科学基金资助项日(51375328)作者简介：张婷婷(1988一)，女，山西长治人，硕士=生，主要从事不锈钢焊接性研

6、究，(Te1)18234128022通讯联系人：义兜，男，教授，博士生导师，(Fe1)l3903411143214太原理工大学学报第45卷33．3和100．0。3结论2)在接头中的晶粒边界和晶粒内部均弥散分1)采用不同热输入TIG焊工艺对1．2mm的布有第二析出相，经SEM和EDS分析结果可能为445J2超纯铁素体不锈钢板进行焊接，晶粒长大对Ti或Nb的氮化物，有利于接头柱状晶向等轴晶的热输入非常敏感。热输入从1．67J／ram分别增加转变，接头性能的提高。4．89／6和l6．8时，HAZ平均晶粒尺寸分别增加3)随着热输入增加，445J2

7、超纯铁素体不锈钢25．0和45．8，柱状晶的平均长宽比分别增加拉伸断口由韧性断裂向脆性断裂转变。参考文献：[1]JohnCI，DamianJK．Weldingmetallurgyandweldabilityofstainlesssteel[M]．北京：机械丁业出版社，2008．[23余海峰，王伟明，杨军，等．宝钢太阳能热水器用低钼超纯铁素体不锈钢[J]．宝钢技术，2()】0(2)：l62o．[3]李实，池和冰，江来珠．超纯铁素体不锈钢冶炼技术的进步与发展[J]．钢铁研究学报，2011。23(9)：1-5．[4]刘海涛，马东旭，刘振宇，等．

8、终轧温度对超纯铁索体不锈钢组织、织构及成形性能的影响EJ]．钢铁研究学报，2010，22(8)：31—35．[5]游香米，姜周华，李华兵，等．超纯铁素体不锈钢的开发与应用现状[J]．中国冶金，