430铁素体不锈钢A-TIG活性剂的研制及其接头组织性能研究

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铁素体不锈钢因其线膨胀系数小、热导率高及耐腐蚀性优异等优势,广泛应用于汽车、海运集装箱、建筑及家电等领域。但是使用TIG焊对厚板铁素体不锈钢进行焊接时需要开坡口并多层多道焊,易因热输入积累过大而导致接头热影响区的铁素体晶粒过度长大,降低铁素体不锈钢接头的强度和韧性,因此极大的限制了厚板铁素体不锈钢的应用。采用A-TIG焊焊接厚板奥氏体不锈钢时能有效减少焊接次数和缩短高温停留时间,改善奥氏体不锈钢接头的显微组织和力学性能。因此本课题以厚板(6 mm)430铁素体不锈钢为研究对象,选用A-TIG焊为焊接方法,探究焊接电流、焊接速度和活性剂种类及配比对430铁素体不锈钢接头的宏观形貌、显微组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响。得出以下研究成果:1.较未添加活性剂言,单一活性剂的加入都能在不同程度上增加430铁素体不锈钢A-TIG接头的熔深和深宽比,并减小熔宽。活性剂增加熔深的效果从大到小依次为Si O2>Mn O>Cr2O3>Ca O>Ni O>Mg O>Cu O>Ti O2>无活性剂。其中未添加活性剂的TIG接头熔深为2.40 mm,熔宽为10.95 mm,深宽比为0.219;加入Si O2活性剂获得了最佳的效果,接头熔深为4.95 mm,深宽比为0.475,A-TIG接头的熔深和深宽比分别为TIG接头的2.06倍和2.17倍。2.获得了最佳活性剂的配比为75%Si O2+25%Cr2O3,能够直接焊透6 mm厚430铁素体不锈钢。430铁素体不锈钢TIG与A-TIG焊缝中心组织均为铁素体+马氏体的双相焊缝组织,热影响区分为粗晶区和细晶区;加入活性剂后,A-TIG焊缝中心生成了更多的硬度较高、韧性好的板条马氏体,A-TIG对接接头热影响区组织相较于TIG对接接头热影响区的组织更细小,因此A-TIG对接接头的焊缝中心与热影响区的显微硬度均高于TIG对接接头相应区域的硬度。3.断口形貌表明,430铁素体不锈钢TIG与A-TIG对接的拉伸试样均断裂于试样的热影响区,A-TIG对接断口的铁素体晶粒明显小于TIG对接断口的铁素体晶粒。活性剂的加入使得A-TIG对接接头的抗拉强度较TIG对接接头的抗拉强度提高了5.69%,且对接接头的拉伸断裂的方式由脆性解理断裂转变为准解理断裂,表明活性剂的加入能够改善430铁素体不锈钢A-TIG接头的韧性。此外,活性剂的加入还提高了430铁素体不锈钢A-TIG对接接头的耐海水腐蚀性能和耐Fe Cl3点蚀的性能。
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