T4003铁素体不锈钢T形接头MAG焊工艺研究.docxVIP

T4003铁素体不锈钢T形接头MAG焊工艺研究 付傲 戴红 周坤 方乃文 李丹晖 摘要：采用MAG焊方法焊接厚度为6 mm的T4003铁素体不锈钢T形接头，并通过射线探伤、宏观与微观金相、硬度试验、X 射线衍射、高速摄像等测试手段对其进行评价分析。结果表明，T形接头焊缝成形良好，未见气孔、裂纹、未熔合、夹渣等缺陷;焊接接头组织没有明显硬化现象，焊缝微观组织为γ固溶体+δ铁素体，过热区组织为马氏体+铁素体，晶粒度约为3级;焊接过程为粗滴过渡，飞溅较少，电弧形态基本保持不变，焊接过程稳定。 关键词：铁素体不锈钢;T形接头;MAG焊;焊接工艺 中图分类号：TG 442 Abstract：The Tjoint of T4003 ferritic stainless steel with thickness of 6 mm was welded by MAG process and then analyzed and evaluated by Xray detector， macro and micro metallography， hardness test， Xray diffraction （XRD）， highspeed camera etc. methods. The results showed that Tjoint without porosity， crack， lack of fusion and inclusion etc. defects was obtained and had good formality. Welds microstructure was γsolid solution + δferrite without apparent hardening of the phenomenon. Overheated HAZ microstructure was martensite+ferrite with level 3 grain size. Welding process was the coarse drop transition with less spatter， basically same arc and stable welding process. Key words：ferritic stainless steel;Tjoint;MAG welding;welding process 0前言 近年来，由于镍资源日趋紧张、含镍奥氏体不锈钢价格不断攀升等因素，而铁素体不锈钢作为一种不含或含镍少的不锈钢，与奥氏体不锈钢相比，其价格更为低廉[1-3]，在很多领域将逐渐代替奥氏体不锈钢。随着真空冶炼技术的发展，碳氮总含量小于0.015%的成分设计变得容易实现[4]，这使得铁素体不锈钢应用范围不断扩大，特别是在铁路货车箱体制造领域。然而，焊接性是限制铁素体不锈钢应用的最大障碍之一，其热影响区仅有少量甚至没有γ相变，晶粒剧烈长大，冲击性能将剧烈降低[5-7]。所以，引入奥氏体形成元素扩大α+γ两相区，形成更多奥氏体来阻碍铁素体长大，是解决这一问题的有效方法。 阮强等人[8]采用ER309LSi奥氏体不锈钢焊丝焊接T4003铁素体不锈钢，通过研究发现T4003铁素体不锈钢的高温热影响区组织为70%马氏体+铁素体，晶粒尺寸为30 μm，获得良好的焊接接頭，这不仅与 C，N元素含量低有关，更重要是由Mn，Ni奥氏体元素诱导高温热影响区中产生大量低碳马氏体，从而阻碍铁素体晶粒长大所致。张勇等人[9]采用ER309焊丝焊接T4003铁素体不锈钢，结果表明，由于T4003铁素体不锈钢中Ti和Mn元素含量偏低，导致T4003 铁素体不锈钢的晶粒长大倾向较明显。焊接接头存在较大的热影响区，热影响区的组织比母材晶粒明显粗大。鲁二敬等人[10]通过拉伸试验、弯曲试验、硬度试验和金相组织分析，研究MAG焊方法焊接的3 mm厚T4003铁素体不锈钢对接接头的力学性能和显微组织。结果表明，采用奥氏体不锈钢焊丝的 MAG焊接头，其焊缝组织均为板条状或网状铁素体和奥氏体，接头硬度较高，铁素体晶粒的粗化对接头的强度和硬度有不利影响。 相关学者在T4003铁素体不锈钢对接接头的研究较多，但在T形接头领域研究较少，而T形接头往往在重要结构中有较多应用。文中对T4003铁素体不锈钢的T形接头进行了焊接性研究，为其在铁路车辆的广泛应用提供理论依据和技术支撑。 1试验材料与方法 1.1试验材料 试验选用T4003铁素体不锈钢板材，规格为150 mm×300 mm×6 mm。焊前通过机械加工的方法去除试板的氧化皮，同时使用酒精清洗待焊