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《兰州交通大学》 2016年
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细颗粒焊剂约束的脉冲电弧超窄间隙焊接1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢的研究

杜宝峰  
【摘要】:奥氏体不锈钢力学性能优良,同时具备良好的耐蚀性,因而在工程各个领域得到广泛的应用。传统焊接方法焊接奥氏体不锈钢尤其是当热输入过大时,焊接接头晶粒边界会因元素铬的贫乏而造成晶间腐蚀,严重影响其使用性能。而超窄间隙脉冲焊方法其焊接热输入极低,接头间隙很窄,因而在奥氏体不锈钢焊接方面具有独特的优势,不但能够提升接头的耐晶间腐蚀能力,增强力学性能,同时还提高了焊接效率。本文采用细颗粒焊剂约束脉冲电弧超窄间隙焊接方法对1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢进行焊接。结果表明,在不同的焊接电流、电弧电压、焊接速度、脉冲频率下,分别对接头横截面形貌进行分析,得到能够获得良好焊缝成形的焊接电流与电弧电压的匹配范围,分别为U=24-34V,I=140-300A。随着电弧电压的增大,焊缝成形依次表现为:侧壁熔合不良、焊缝成形良好及咬边。改变脉冲频率未对接头的宏观形貌产生较强影响,无论脉冲频率如何改变,焊缝成形均为中间高两边低的凸起状。室温下焊缝金相显微组织均为白色奥氏体晶粒上分布有黑色的板条状铁素体,而不同频率下打底焊焊缝中心显微组织均为等轴晶,填充、盖面焊缝中心组织均为柱状晶。研究了焊接线能量和脉冲频率对接头显微组织影响,结果表明:随着焊接线能量的增大,焊缝中心及熔合线两侧组织均未出现明显的晶粒粗化现象。在本试验所匹配的脉冲频率下,焊缝中心及熔合线两侧组织均未出现明显的晶粒细化现象。进行了接头力学性能测试,结果表明:接头平均屈服强度、抗拉强度均高于母材规定的最小值,同时焊接接头具有较高的延伸率,但断面收缩率不及标准中的规定值,弯曲测试中试样未出现裂纹,焊缝区冲击功均低于国标规定值。分析了拉伸、冲击断口形貌,结果表明:断口能够观察到较多的等轴状韧窝组织,因而接头表现出优良的塑韧性。对三道焊的显微硬度进行测试,硬度分布为:打底焊的平均显微硬度最低,同时每道焊缝的热影响区硬度低于焊缝及母材区域,而焊缝和母材硬度大致相当。耐晶间腐蚀测试表明,焊接接头的腐蚀速率较1Cr18Ni9Ti母材低。
【学位授予单位】:兰州交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TG457.11

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