2205双相不锈钢与Q235A异种金属焊接接头的组织与性能.pdf

生产应用 r蜉籀 2205双相不锈钢与 Q235A异种金属 焊接接头 的组织与性 能 南京航空航天大学材料科学与技术学院(210016) 李 燕 王少刚 马启慧 吴新强 摘要 采用钨极氩弧焊 (GTAW)打底，焊条 电弧焊 (SMAW)填充和盖面的焊接方法，分别以ER2209焊丝和 E2209焊条作为填充材料对 2205双相不锈钢和 Q235A异种金属的焊接进行了研究。对获得接头进行拉伸强度和 显微硬度测试，发现拉伸试样断裂位于强度相对较低的Q235A母材一侧，在接头区域 Q235A母材与焊缝金属交界 面处的硬度值较高；金相组织观察显示 ，在接头的Q235A与焊缝金属侧分别存在脱碳层与增碳层，这是由于焊接过 程中碳元素发生迁移的结果 ；利用扫描 电镜观察接头断 口形貌，接头呈明显的韧性断裂 ；对接头焊缝金属区进行x 射线衍射相结构组成测定 ，未发现焊缝金属区中存在有害相析出，表明获得接头的质量 良好 ，完全能够满足实际工 程结构的使用要求。 关键词： 双相不锈钢 Q235A 异种金属接头 力学性能 微观组织 中图分类号： TG444．7 0 前 言 1 试验材料及方法 2205双相不锈钢是 目前工业生产中应用最广泛 的 文中试 验母 材 为 00Cr22Ni5Mo3N 双相不锈 钢 钢种之一，它是一种典型的含氮、超低碳 、铁素体 一奥 (SAF2205)和 Q235A碳素结构钢 ，将母材试样加工成 氏体双相不锈钢。双相不锈钢具有韧性高，脆性转变 尺寸为 300mmx150mmx8mm。考虑到双相不锈钢 温度低，焊接性较好，同时钢中的cr元素含量较高以 在成形加工后对组织和性能的要求及异种金属焊接 的 及通过添加Mo、N等合金元素使其具有更好的耐应力 特殊性，要求焊后接头的焊缝组织为奥氏体和铁素体 腐蚀、缝隙腐蚀、Cl一点蚀、晶界腐蚀 以及高强度和耐高 双相组织。因此，根据舍夫勒组织图，工艺试验 中分别 速泥沙冲刷等优点，因此在石油化工、海洋工程和制盐 选用含 Ni量较高的 ER2209焊丝 (直径为 2mm)和 等许多领域有着广泛的应用前景 ¨I2J。在实际生产 E2209焊条 (直径为 3．2mm)作为填充材料，试验母材 中，为了进一步节约金属、降低产品生产成本，双相不 和填充材料的化学成分见表 1，试验母材的力学性能见 锈钢与异种金属 的焊接零件 (或构件)也得到 了越来越 表2。 广泛的应用。这是 由于异种金属构件不但能同时满足 ’ 接接头的形式为对接接头，为了保证焊透 ，开V 不同工况对材质提出的性能要求 ，而且通过焊接方法 形坡 口，预留间隙 1～2mm，如图 1所示。焊前先用丙 制成的具有不同几何形状的零部件 ，使生产成本大幅 酮、酒精对试样焊接区进行严格清洗 。焊接时，采用多 度降低。但是，由于异种金属的化学成分和物理、化学 层多道焊，焊接次序如图 l中所示。由于钨极氩弧焊 性能等存在较大差异，使得异种金属材料的焊接较为 (GTAW)的热源和填充焊丝是分别控制 的，热量调节 困难 J。在焊接过程中如果工艺控制不当，由于焊缝 方便，适用于各种坡 口的打底焊，因此其是打底焊较理 金属的稀释作用，使获得接头的组织和性能不均匀，甚 想的焊接方法，而焊条电弧焊操作方便灵活，效率高， 至在接头过渡区引发微裂纹，难 以获得高质量的焊接 常作为焊接 的填充、盖面焊。因此试验选择用钨极氩 接头 J。因此 ，文中拟对 2205双相不锈钢与 Q235A异 弧焊(GTAW)打底、焊条 电弧焊 (SMAW)盖面两者相 种金属的焊接进行研究，以