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| 焊接環(huán)境對(duì)304L不銹無(wú)法鋼管熔合區(qū)結(jié)構(gòu)的影響 |
| 發(fā)布者：聊城誠(chéng)恒發(fā)金屬材料有限公司 閱讀：255 |
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焊接環(huán)境對(duì)304L不銹無(wú)法鋼管熔合區(qū)結(jié)構(gòu)的影響
在焊接過(guò)程中，熔池中會(huì)出現(xiàn)兩種類型的表面形成。一種是懸浮顆粒中的雜質(zhì)引起的，另一種是在基材表面附近加熱到半熔融狀態(tài)的非自發(fā)形成。熔合區(qū)從焊縫表面向中心生長(zhǎng)，呈柱狀晶，晶核不斷生長(zhǎng)。這是相互作用晶體（或結(jié)晶體）的生長(zhǎng)過(guò)程。
圖4-6為304L不銹鋼與ER308藥芯焊絲在不同焊接環(huán)境下的16Mn鋼接頭中304L不銹鋼母材側(cè)熔合區(qū)的顯微組織。從圖4-6可以看出，304L不銹鋼熔合區(qū)晶粒的生長(zhǎng)方式為典型的交互晶體生長(zhǎng)。晶粒的優(yōu)先生長(zhǎng)主要由散熱方向和晶粒生長(zhǎng)方向決定，只有這兩個(gè)方向一致時(shí)，晶粒才能獲得優(yōu)先生長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，晶粒的優(yōu)先生長(zhǎng)才能生長(zhǎng)。與焊縫中心一樣大，最終會(huì)形成粗糙的枝晶。如果散熱最快的方向與晶粒最容易生長(zhǎng)的方向不匹配，則無(wú)助于晶體生長(zhǎng)，晶體將停止生長(zhǎng)。
304L不銹鋼熔合區(qū)晶粒沒有明顯的生長(zhǎng)方向，枝晶間形成等軸晶。隨著液態(tài)金屬在熔池中開始結(jié)晶，晶粒通常開始從熔合線附近的母材開始結(jié)合并生長(zhǎng)到半熔融狀態(tài)。但在空氣中焊接時(shí)，熔池的冷卻速度很慢，焊縫各個(gè)方向的溫度梯度變化趨勢(shì)不同，最終導(dǎo)致晶粒長(zhǎng)大趨勢(shì)不同。晶體可以大量生長(zhǎng)并生長(zhǎng)到焊縫中心，但有些晶體只能生長(zhǎng)到一半。那是因?yàn)檫@些柱狀枝晶在中間生長(zhǎng)，在凝固界面之前發(fā)生融合、解離和增殖，在那里它們停止生長(zhǎng)，在融合區(qū)內(nèi)形成等軸晶體。最后，將304L 不銹鋼與ER308 藥芯焊絲在空氣中焊接，接頭的顯微組織為具有等軸晶區(qū)的柱狀枝晶簇，與熱流方向和高湍流分布非常接近。被卡在里面。參考圖4-6(b)，晶粒有明顯的生長(zhǎng)方向，但大部分晶粒已熔合，晶粒難以向焊縫中心生長(zhǎng)，且相似。 (a) 內(nèi)部等距晶體比數(shù)字小得多。由于水下焊接時(shí)散熱最快的方向總是沿著焊縫的中心，所以晶粒朝明顯的生長(zhǎng)方向即焊縫中心生長(zhǎng)。并且由于晶粒的生長(zhǎng)方向相同，晶粒之間的熔化和解離較少，從而減少了內(nèi)部等軸晶的數(shù)量。
本章主要分析兩種焊接接頭的顯微組織、抗拉強(qiáng)度和顯微硬度，以闡明焊接環(huán)境對(duì)304L不銹鋼和16Mn鋼接頭的影響。得出的主要結(jié)論是：
(1)對(duì)于過(guò)熱區(qū)，空氣中的接頭主要由Widmanstatten組織組成，相應(yīng)的水下接頭主要由粗馬氏體組成。對(duì)于相變?cè)俳Y(jié)晶區(qū)，空氣中的接頭主要由細(xì)小、均勻的鐵素體和珠光體組織組成，水中的接頭主要由細(xì)小馬氏體和少量粒狀貝氏體組成。對(duì)于不完全再結(jié)晶區(qū)域，空氣中的接頭主要由大小不一且不均勻的鐵素體和珍珠巖組織組成。這些潛接頭主要由大量粒狀貝氏體、少量細(xì)小馬氏體和大小不一的鐵素體組成。
(2)兩種焊接環(huán)境得到的異種鋼接頭焊接結(jié)構(gòu)不同。兩側(cè)母材附近的焊縫組織以柱狀晶體的形式向焊縫中心生長(zhǎng)，在空氣中焊接得到的焊縫組織晶粒度比在水中得到的大。但在空氣中結(jié)的焊縫結(jié)構(gòu)具有明顯的柱狀晶體結(jié)構(gòu)，在水中結(jié)的焊縫結(jié)構(gòu)在晶界處有蠕蟲狀的鐵素體析出，中心會(huì)形成等軸晶區(qū)。焊接。
(3)由此產(chǎn)生的304L熔合區(qū)結(jié)構(gòu)在兩種焊接環(huán)境下也不同。在空氣中焊接時(shí)，304L不銹鋼的熔合晶粒沒有明顯的生長(zhǎng)方向，而是在內(nèi)部形成等軸晶。等距晶體相對(duì)較少。
(4)ER308藥芯焊絲在空氣中焊接304L不銹鋼和16Mn鋼。接頭抗拉強(qiáng)度高達(dá)420MPa，裂紋出現(xiàn)在16Mn母材上。有明顯的縮頸現(xiàn)象。典型的塑性斷裂。水下焊接的304L不銹鋼與16Mn鋼接頭抗拉強(qiáng)度僅為165MPa，無(wú)縮頸，典型脆性開裂。
(5)用ER308藥芯焊絲在水中和空氣中焊接304L不銹鋼和16Mn鋼得到的焊縫平均硬度分別為237HV和213HV。 304L不銹鋼母材側(cè)面的焊縫硬度呈下降趨勢(shì)，水下焊縫焊縫區(qū)硬度最小值低于空氣中焊縫。 16Mn鋼母材側(cè)面熱影響區(qū)硬度先升高后降低再升高，水下焊接接頭的最大硬度值高于氣焊接頭。
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