310S耐热不锈钢是不锈钢产品中属于比较高级的一类材料,在高温下不容易被氧化,常可用来替代一些昂贵的镍基合金,进而解决一些高温工况下的使用问题,可以降低大量的生产成本,因此在许多行业上得到了广泛的应用。相比于比较常规的不锈钢来说,310S耐热不锈钢内部的合金元素Cr、Ni含量更高,导致该类材料在焊接时,容易产生晶粒粗大、接头部分会出现机械性能变差等许多问题,这些问题的出现会对310S耐热不锈钢许多方面的性能造成一定的影响,因而导致310S耐热不锈钢应用率的降低。在目前的研究下,很多学者都把目光集中在了310S热处理,以及高温性能等方面的研究,对310S的MIG焊接方面研究很少。因此,本文决定了对310S耐热不锈钢进行相关的热模拟研究,通过运用热模拟试验等方法来确定合理焊接工艺参数区间,在该工艺下对310S进行MIG焊接,并对焊接接头进行相应的热裂纹敏感性测试和力学性能试验。希望通过系列研究可以得到比较优良的焊接工艺,从而更好的服务于310S的实际应用。首先,运用Gleeble-3800热模拟试验机对310S耐热不锈钢进行了热影响区模拟试验,运用金相显微镜对模拟热影响区组织进行观察,对模拟组织进行硬度分析,研究不同热输入和焊接道次数下,310S模拟微观组织以及其硬度值的变化规律。我们发现,在提高热输入,并且同时增加焊接道次数的条件下,模拟的组织晶粒在逐渐变大,而显微硬度是先增大后减小。然后对310S耐热奥氏体不锈钢MIG焊接接头抵抗热裂纹能力进行测试,研究结果表明,随着应变量的增大,热裂纹出现萌生、扩展、保持不变三个阶段。另外,在提高焊接所用的热输入条件下,接头需要更大的应变量才能产生裂纹,表明了接头抵抗热裂纹的能力越强。在198J/mm和243J/mm这两种热输入下能够得到显微组织相对均匀、抗裂纹性能较好的焊接接头。接着根据热模拟试验得到的变化规律,选择较小的4种热输入对310S耐热不锈钢进行MIG焊接试验。试验结果表明,当提高焊接所用的热输入时,热影响区HAZ的组织晶粒会持续变大,接头和热影响区横向变宽,在焊缝熔合线附近形成了由母材金属熔化凝固而形成的未混合区(UMZ)。最后,根据310S耐热不锈钢MIG焊接接头及热影响区组织变化规律,对焊接接头进行800℃下的高温拉伸研究。我们发现,800℃拉伸之后,拉伸件均在焊缝区域发生了断裂,焊接接头高温屈服和抗拉强度等力学性能指标均能达到母材的要求,同时随着热输入的提高,接头的屈服和抗拉强度在不断变小,延伸率不断提高。通过扫描观察发现,焊接热输入在162J/mm、198J/mm、243J/mm的条件下,此时接头发生韧性断裂;当热输入增大到308J/mm时断口韧窝变浅,数量减少,出现弯曲而不连续的花样,焊接接头发生准解理断裂。