保护气体成份对Si-Mo球墨铸铁+1Cr17不锈钢异种-上海市焊接学会.PDFVIP

保护气体成份对Si-Mo 球墨铸铁+1Cr17 不锈钢异种材料 GMAW 焊缝成型及热裂纹敏感性的影响 严得忠1,* 刘卫华1,2 陆皓2 （1.中国核工业第五建设有限公司，上海 201508 2.上海交通大学，上海 200240） 摘要：Si-Mo 球墨铸铁进气法兰与1Cr17 不锈钢弯管异种材料的GMAW 焊接，采用镍基合金焊丝， 可以有效的防止焊接冷裂纹，但同时镍基焊缝容易产生热裂纹，球墨铸铁进气法兰与不锈钢弯管 的角缝焊脚低，焊缝成型较难控制。试验表明，保护气体成份是上述问题的重要影响因素，。本 文通过对比分析四种保护气体对焊缝成型及热裂纹敏感性的影响，选出了球墨铸铁与不锈钢GMAW 镍基合金焊丝焊接较为理想的保护气体。 关键词：球墨铸铁 不锈钢 GMAW 焊接 气体成份 焊缝成型 热裂纹 带格式的: 段落间距段前: 12 磅 1. 前言 某汽车排气管进气法兰材料为Si-Mo 球墨铸铁，进气法兰与1Cr17 不锈钢弯管（见图1）进 行焊接；，Si-Mo 球墨铸铁和1Cr17 不锈钢弯管的化学成分分析结果见表1。 图1 铸铁进气法兰和不锈钢弯管接口图 表 1 Si-Mo 球墨铸铁进气法兰和 1Cr17 不锈钢弯管化学成分表 C% Si% Mn% P% S% Cr% Ni% Mo% Mg% Ti% Si-Mo 球 3.25 4.06 0.31 0.041 0.016 / ＜0.0504 0.836 0.034 / 墨铸铁 1Cr17 不 0.011 0.417 0.151 0.036 0.004 17.82 0.09 0.050 / 0.31 锈钢弯管 球墨铸铁通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效提高了铸铁的机械性能；在保证良好的强 带格式的: 段落间距段前: 12 磅 度的情况下，同时具有较好的塑性和韧性。从该批球墨铸铁进气法兰取一组试样，做拉伸试验， 结果如下： 屈服强度Rp0.2=572MPa，抗拉强度Rm=696MPa，断后伸长率A=9.5%。 球墨铸铁的正常组织是细小圆整的石墨球加金属基体，在铸造条件下获得的金属基体组织通 常为铁素体加珠光体的混合组织；要获得铁素体球墨铸铁需经低温石墨化退火，使珠光体分解为 第3 页，共9 页 铁素体加石墨。图2 为Si-Mo 球墨铸铁进气法兰金相组织图，组织为铁素体基体加球状石墨。 图2 Si-Mo 球墨铸铁进气法兰金相组织（400×） 根据实际生产需要，选择熔化极气体保护焊进行焊接。镍基焊缝对冷却速度不敏感，始终为 奥氏体组织；另外，镍基焊缝高温下可以溶解较多的碳，温度下降后一部分过饱和的碳以细小的 石墨析出，石墨析出伴随的体积膨胀有利于降低焊接应力，降低焊接热影响区冷裂纹倾向。Ni [1] 为促使石墨化元素，可减弱半熔化区白口的宽度，且能进一步改善焊接接头的加工性能 。因此， 选择焊接材料为含Ni 40%、Cr 8%、Mn 8%左右的镍基合金焊丝，焊丝的化学成分分析结果见表2。 表2 镍基合金焊丝化学成分（熔敷金属，余量为Fe）表 C% Si% Mn% P% S% Cr% Ni% Mo% Cu% Ti% 镍基合 0.026 0.147 8.325 0.022 0.002 7.28 39.64 0.029 0.024 0.19 金焊丝 但是利用镍基焊丝焊接铸铁时，由于铸铁中含有较多的P、S，熔入焊缝后，易与Ni 形成低 [2] 熔点共晶物Ni-Ni3-S2 （共晶熔点为644