众所周知,两种不同的材料能否通过焊接连接在一起,这取决于两种焊接材料的微观分子之间作用力的强弱,当液态金属和固态金属都能够形成固溶的情况下便可以通过焊接形成焊接性能良好的焊接工件或焊接接头,如果两种焊接金属在液态的情况下可以无限固溶,但是在固态的情况才却不能做到无限固溶时也可以通过焊接工艺形成焊接接头,只是此时的焊接接头在实际的工程应用中达不到承载要求,便会造成失效满足不了实际的使用性能等诸多问题。但是对于绝大部分的异种钢焊接材料来讲,只要焊接方法得当,焊接工艺措施完善,选择合理的焊接材料,都是可以焊接处理想的满足实际使用工艺要求的焊接接头工件的。

由于316奥氏体不锈钢和2205双相不锈钢的化组织成分,元素含量差异较大,因此这两种材料通过焊接连接在一起的方法属于异种钢焊接。在实际焊接过程中有好多需要考虑的实际因素,尤其是想要在熔焊的条件下获得一个比较理想可靠的焊接接头,以下几点必须要考虑的:第一点是,由于异种钢的晶界扩散系数不同,导致两种不同材料之间的熔点差异,导致焊缝区造成过热现象,是焊缝接头的连接性能降低,还会造成金属元素合金元素的消散,满足不了实际的生产工程应用;第二点,在异种钢的焊接接头处容易形成脆性化合物,致使整个焊接连接件易断易脆,同样很难满足实际的工程应用和承载能力;第三点,两种不同木材之间的热导率、比热容以及线膨胀系数的差异,会导致焊接过程中焊接应力的产生。

2205双相不锈钢的屈服强度是316奥氏体不锈钢的屈服强度的两倍,被广泛应用于各种领域,316奥氏体不锈钢是一种耐高温耐腐蚀性能良好的钢种,可在环境较为恶劣的情况下使用。但目前为止,2205双相不锈钢和316奥氏体不锈钢的焊接技术尚处于幼年时期,尚未成熟,不能或很少应用于实际的工程操作中,这是由于对异种钢的焊接技术、工艺性能和组织成分的影响研究较少且不深入导致的,本课题的研究便顺势而生。

本课题实验将两组厚度为3mm316奥氏体不锈钢板和2205不锈钢板分别采用等离子弧焊接和钨极氩弧焊进行焊接。通过金相组织观察、显微硬度、拉伸性能、电化学实验等一系列的试验方法,对两种焊接方法分别进行对比分析,研究异种钢在不同的焊接方法下的综合性能的异同与优劣,研究内容主要包括以下几个方面:

(1)异种钢的等离子弧焊接和钨极氩弧焊焊接技术

(2)两种焊接方法金相试样的制备和组织的观察

(3)两种焊接方法对焊接接头的显微硬度的影响

(4)母材和两种焊接方法试样的拉伸性能的影响

(5)母材和两种焊接方法试样的电化学腐蚀性能