12Cr2MoV／TP304H异种钢管TLP连接工艺与性能研究

【摘要】： 本文研究了异种钢管瞬时液相扩散焊(TLP)的连接工艺,采用中频感应加热,氩气保护,在大气环境下实施焊接,对12Cr2MoV和TP304H异种钢管的连接进行了试验研究。采用光学显微镜、万能实验机、扫描电镜及能谱分析、差热分析、电子探针等微观分析手段研究了12Cr2MoV/TP304H异种钢管瞬时液相扩散连接界面区域的微观组织、元素分布,测定了接头的室温力学性能。 根据接头的力学性能和组织性能,确定出了12Cr2MoV和TP304H异种钢管连接的最佳工艺参数:以Fe基—BNi2—Fe基三层中间层的复合为中间层,采用双温工艺,高温温度为1220℃,高温阶段保温0.25min,低温阶段保温温度为1200℃,保温时间为3min,连接压力3MPa。在此工艺参数下获得合格的接头,拉伸强度大于580Mpa(断于母材),弯曲角度为180°。 通过对12Cr2MoV/TP304H异种钢管TLP连接界面过渡区域显微组织的研究表明:12Cr2MoV/TP304H异种钢管TLP连接界面具有明显的扩散特征,界面过渡区中弥散分布有第二相粒子。对接头显微硬度的研究表明:在各种连接温度下获得的接头,其硬度分布趋势是一样的。焊缝处的显微硬度随着连接温度的升高而降低,主要是由于随着连接温度的升高,中间层中各元素的扩散速率加快,在接头中不易形成硬度值高的金属间化合物,从而降低了焊缝处的硬度。 通过电子探针对12Cr2MoV/TP304H异种钢管TLP连接界面过渡区Fe、Ni、Cr、Si、B等元素的浓度和扩散分布的研究表明:在异种钢TLP焊接中,由于两侧合金元素浓度梯度不同,存在元素的非对称扩散,从而引起接头两端等温凝固速度的不同,导致原始界面中心线向降熔元素扩散速度小的一侧偏移。由于合金元素在12Cr2MoV钢中的扩散比在TP304H钢中要快,在完成TLP连接试验后,从扫描电镜照片中可以发现原始中心线已向TP304H一侧偏移。