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本文采用激光焊接对441铁素体不锈钢进行了多组试验,对焊接接头的微观组织与力学性能进行了分析与测试,通过数值模拟得到热循环曲线等数据,并基于响应面法对平均熔宽进行合理预测,为实际生产提供可靠理论指导。利用SYSWELD焊接仿真软件对铁素体不锈钢激光焊接进行了温度场和应力场的数值模拟,通过选取适当热源获得了熔池形貌、节点温度循环曲线以及温度分布云图,分析了不同工艺参数对温度场与应力场的影响。残余应力分布规律与实际试验结果趋势吻合,焊缝中残余应力随着激光功率升高而增大,随着焊接速度的提高而减小。铁素体不锈钢激光焊接的单因素变量试验结果表明:随着激光功率增大,焊缝表面质量下降,束腰状更为明显,焊缝与热影响区晶粒逐渐增大,硬度有所下降。当激光功率1.1k W、焊接速度1.5m/min时,能量密度过低使板材未熔透,导致拉伸试样断裂于焊缝处,此时断后伸长率为19%,抗拉强度为母材的97.8%;随着焊接速度增大,束腰状逐渐消失,焊缝与热影响区晶粒得到细化,硬度有所提高。在激光功率1.5k W、焊接速度2.1m/min时板材未熔透,此时断后伸长率为15%,抗拉强度约为母材的97.1%;采用正离焦量时焊缝未熔透,拉伸试样断于焊缝,断后伸长率较低,约为10.4%,焊缝抗拉强度为母材的93%。随着离焦量由正转负,板材逐渐焊透,焊缝与热影响区晶粒先增大后减小。拉伸断口的SEM分析表明无论试样断裂于焊缝或是母材,其微观特征均属于典型韧性断裂。并在韧窝中心发现大量弥散的第二相粒子,经EDS分析,第二相粒子为Cr的碳化物。在单因素变量试验获得的优选参数范围内,基于响应面法对参数进行多因素优化,以多组试验熔宽平均值为优化目标,得到了最优的激光焊接工艺参数:激光功率1.5k W,焊接速度1.6m/min,离焦量-1.2mm。并使用优化后的参数进行验证试验,得到的焊缝成形良好,焊缝硬度是母材的1.3倍。此时拉伸试验断裂位置位于母材,证明接头抗拉强度优于母材。