因适应市场发展的需求,异种金属的焊接在工业生产中有着巨大的发展空间,但因为不同金属的显微组织、力学性能以及化学成分等方面差别较大,故而其焊接技术还有待更进一步的发展与完善,所以需通过实验来判断异种金属焊接性能。

本文采用等离子弧焊(PAW)和手工钨极氩弧焊(TIG)两种焊接方法,对3mm厚的304不锈钢管Q345碳钢进行异种钢焊接。进行了金相组织分析、力学性能测试以及耐腐蚀性的测试。

研究发现Q345组织主要为铁素体,HZA的组织相较于母材增大;304不锈钢一侧组织主要为奥氏体,HAZ组织受热增大;由于焊接时析出碳化物而导致焊缝区硬度值明显高于两侧母材和热影响区;拉伸试验中:等离子弧焊的五组不同焊接参数下80A240mm/min的实验组抗拉强度最高;TIG焊中填加焊丝的焊材拉伸断口在Q345母材一侧,未填加焊丝的焊材拉伸断口在焊缝区,填加焊丝的抗拉强度明显高于未填加焊丝的实验组;从硬度实验数据中得出:不同条件的试样硬度总体变化趋势不变;耐腐蚀性试验表明:七组不同焊接条件下,填加焊丝的实验组耐腐蚀性能最好。综合而言:填加焊丝的氩弧焊焊接所得到的焊接接头性能最好。

Q345304不锈钢管进行异种钢焊接接头性能的分析,并在不同焊接工艺参数下比较金相组织、显微维氏硬度、抗拉强度、抗腐蚀性能,得出如下结论:

1)由金相组织可以看出:在焊接过程中的高温的影响下,使得热影响区的组织长大,相较于母材而言晶粒明显粗大;在熔合区,金相组织为奥氏体和铁素体两相组织,并且焊缝和HAZ之间有一条很明显的分界线;焊缝区显微组织为黑色条状铁素体和白色的奥氏体双相组织,焊缝组织分布均匀,晶粒细小,焊缝中析出碳化物;在Q345热影响区,组织为黑白相间的层片状基体为珠光体,晶界上白色网络为铁素体。并且可以看出等离子弧焊的组织相较于氩弧焊的组织更为细小均匀,这是因为等离子弧焊焊接速度快,冷却速度也较快。

2)由拉伸实验可以看出:等离子弧焊焊接电流控制在80A和焊接速度控制在240mm/min时,抗拉强度值为501.3MPa,是五种不同焊接参数下的等离子弧焊接下抗拉强度最大的。钨极氩弧焊中填加焊丝的焊材抗拉强度明显高于没有填加焊丝的焊材,加了焊丝后的焊后试样焊缝质量更高,抗拉强度更高,焊缝区不易断裂。由等离子弧焊和氩弧焊两种不同焊接方法的实验数据比较可知,填加焊丝的氩弧焊实验组抗拉强度最高。

3)由显微硬度实验可以看看出:七种不同焊接条件下的硬度曲线总体变化趋势不大,Q345一侧区域的硬度值比304一侧区域的硬度值略大一点,因为Q345的主要成分是铁素体,304不锈钢主要成分为奥氏体,又因为铁素体的硬度比奥氏体大,所以Q345硬度大于304焊缝区因为析出碳化物所以硬度最高。

4)耐腐蚀性实验表明:实验中氩弧焊中两种不同焊接工艺下填充焊丝的钨极氩弧焊所获得的焊接接头的耐腐蚀性优于不填加焊丝的钨极氩弧焊实验组;等离子弧焊五中不同焊接工艺下抗腐蚀性最好的是焊速240mm/min,电流为80A的实验组。综合两种焊接方法来看,抗腐蚀性能最优的是填加焊丝的钨极氩弧焊。