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    2507不銹鋼焊接接頭硬度值測量工藝
    發布者: 發布時間:2019/10/2 閱讀:1538

      采用HVS250型數顯維氏硬度計測量接頭的顯微硬度,測量條件:負荷為100g,加載時間為16秒。測量方法為從2507不銹鋼母材熱影響區和焊縫金屬均依次進行測量,每個點均測量三次,然后取其平均值,測量結果如圖所示。從圖可知,氮的硬化作用在2507不銹鋼接頭中起著重要作用,氮起到了碳的一部分作用,既不因不銹鋼的低碳而造成接頭軟化,又不像碳那樣會導致晶間氮化物析出,降低接頭的耐腐蝕性能。本實驗過程中,利用能譜分析測得GTAW焊接接頭中氮的質量分數較高,這應該是利用混合氣體保護焊接接頭硬度大幅度上升的主要原因。保護氣體中含有一定量的氮氣,增加了保護氣體中氮的分壓,抑制了接頭中氮元素的析出,不僅如此,熔池還能從電弧解離的氮氣中吸收一部分氮元素,通過此方式可以獲得0.11%或者更多的氮含量。綜合拉伸實驗結果,GTAW接頭的抗拉強度低于GTAW*接頭,但其硬度卻高于后者,氮元素對接頭的硬化具有較強的作用。

     

      拉伸斷口掃描電鏡分析表明,當采用混和氣體保護焊時,接頭拉伸斷口呈現明顯的韌性斷裂。如圖所示,圖中的韌窩為典型的等軸韌窩,其中圖中韌窩的纖維區較大,而放射區則較小,這說明采用混合氣體保護獲得的接頭具有較高的塑性。這是因為韌窩的大小、深淺和數量,決定于材料斷裂時微孔的核心數量(夾雜物或第二相質點)和材料本身的塑性。若微孔的核心數量多或材料的塑性較低,則韌窩的尺寸小、數量多且較淺。通常,韌窩越大越深,材料的塑性越好。由此可見,采用混合氣體保護獲得接頭的塑性甚至還要略好于母材,如圖中所示為母材拉伸斷口,這與接頭拉伸試樣的斷裂位置相符合。

     

     上圖為不同焊接工藝條件下獲得接頭的顯微組織照片(10%鉻酸水溶液電解腐蝕,腐蝕時間為10至20秒,電壓為715V)。下圖為2507不銹鋼母材金相組織圖,在鐵素體基體上均勻分布著相間的條塊狀奧氏體組織,這是2507不銹鋼具有優良力學性能和耐腐蝕性能的關鍵所在,同時也是對2507不銹鋼焊接性研究所追求的目標之一。從圖中可看出,采用三種不同焊接工藝獲得接頭的熱影響區顯微組織,GTAW與母材最為接近,奧氏體組織在鐵素體基體中的分布較為均勻,尤其是在焊縫處,無論是奧氏體的分布,還是奧氏體條塊的大小、數量都與母材相差無幾,這與GTAW接頭力學性能測試結果接近母材或略好于母材是相吻合的。


       對比GTAW和GTAW*兩種工藝,GTAW接頭的顯微組織明顯好于GTAW*,這主要得益于保護氣體中氮氣的加入。氮元素和鎳元素一樣都是強烈的奧氏體形成元素,但是氮元素的奧氏體形成能力比鎳元素要高得多,相關資料表明可達鎳元素的20倍。另外,氮從氣相擴散到液體金屬表面,包括氮分子分解成氮原子和氮從液固界面擴散到液體金屬內部兩個過程,混和氣體中的氮均勻地覆蓋在熔池表面,這樣既可避免采用高鎳焊絲因成分偏析而造成的奧氏體分布不均勻性,又可避免來自母材的稀釋較小,造成鐵素體含量較低,焊縫強度下降。

     
     

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