不锈钢板广泛应用于航天航空、核工业、生物工程、化学工程等领域。304不锈钢是用途最广泛的一种钢，它耐腐蚀、耐热性好、低温强度和机械性能优异、无热处理硬化问题、冲压加工性好。激光焊焊接速度快、焊接接头缺陷少。

本文采用YAG固体激光焊接设备对厚度为0.6mm的304不锈钢进行了搭接实验，采用线切割设备对304不锈钢焊接接头进行取样，并制备金相试样和拉伸试样。通过OLYMPUS光学显微镜对金相试样进行显微组织观察，采用显微硬度计对金相试样进行硬度测试，使用微机控制材料拉伸试验机对试样进行拉伸实验。通过以上方法研究不同激光功率对304不锈钢接头组织和性能的影响。结果表明：304不锈钢激光焊搭接接头的显微组织由焊核区、热影响区、母材区组成。热影响区比较小，上层金属由于过冷度大、温度梯度比较小形成等轴晶，下层金属过冷度小且下层材料冷却速度低，温度梯度比较大，形成柱状晶。焊接速度为1.2mm/s，激光功率为5KW时，焊缝中心的硬度值高达226HV，抗拉强度为586.2Mpa，远高于其它功率焊接时接头的抗拉强度。说明采用该工艺参数，304不锈钢接头的力学性能要优于其它功率焊接时接头的力学性能。

在金属材料的焊接中，因为激光的能量密度很高，能够形成深宽比较大的焊缝，并且焊缝热影响区小，焊缝美观等优点，在焊接领域得到了越来越广泛地应用。304不锈钢(0Crl9Ni9)是应用最为广泛的一种铬镍不锈钢之一，具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和机械特性，广泛应用于压力容器、生物工程、航空、核工业等领域。传统的焊接方法很难保证薄板的焊接成形质量，激光焊接由于其独特的优点，能够有效地减少焊接缺陷。

本文采用焊接设备对304不锈钢进行了搭接实验。采用设备对焊接后的304不锈钢接头（焊缝截面试样）进行取样，并且制备金相试样。通过OM光学显微镜对制备好的金相试样进行显微组织观察。采用显微硬度计对金相试样进行显微硬度测试。使用材料试验机对拉伸试样进行拉伸试验，测定它的抗拉强度。通过以上方法对不同功率激光焊接304不锈钢的接头组织和性能进行研究，为304不锈钢焊接提供借鉴作用。

304不锈钢是一种使用最广泛的不锈钢，材料防锈性能强，耐高温，具有优良的耐腐蚀性能和较好的抗晶间腐蚀性能。无有害物质析出，表面比较美观清洁，不生锈、不断裂，耐低温，热膨胀性能和保温性能好，它耐热性好、低温强度和机械性能优异、无热处理硬化问题、冲压加工性好，因此特别适用于食品的加工、存储和运输。

304不锈钢的金相组织为奥氏体，Mn含量较高，比普通钢材高45%，经过热处理也不会发生硬化现象，加工性能较普通钢好。退火状态下无磁性，经过焊接又可以恢复磁性。与低碳钢相比较，奥氏体不锈钢的电阻率较高、热导率比较低、热膨胀系数高。激光焊接不锈钢时应该采用较小的焊接速度，热输入量要少，从而减少碳化物的析出和减少304不锈钢的变形。由于304不锈钢的热导率小、熔点低，激光焊接时激光焊接的电流不宜过大。在焊接前最好设计专用夹具夹住钢板，减少变形。

本实验采用激光焊对304不锈钢(300mm×40mm×0.6mm)进行搭接实验，首先采用型号为DK7740的电火花数控线切割机床对不锈钢板进行线切割，制作金相试样、硬度试样，和拉伸试样。利用Olympus光学显微镜进行微观组织观察，使用型号为HVT-1000的显微硬度计对焊缝进行横向硬度测试，最后用型号为WEW-600万能材料试验拉伸机对接头进行了拉伸实验。研究结果表明：

（1）焊缝区上部金属由于过冷度大、温度梯度比较小形成等轴晶，下部金属过冷度小且冷却速度较低，形核速率降低，温度梯度比较大，形成柱状晶。焊缝中心组织细小均匀形成等轴晶，由于冷却速度快导致晶粒来不及长大，熔合区部分枝晶细小。热影响区比较小，焊缝与母材熔合处由于高温加热导致铁素体析出。焊缝中心区的层宽要大于两边的层度，这是因为中心区的热量聚集的时间比较长，受到两边的力的作用不会向两边流动。

（2）熔合区分为粗晶区、细晶区、部分正火区。粗晶区的组织比较粗大，硬度值较低，力学性能差，细晶区由于发生了正火热处理，析出了铁素体和珠光体，晶粒比较细小，所以硬度值急剧上升，部分正火区由于组织晶粒大小不同，所以力学性能也很差。304不锈钢母材的硬度低于200HV，除了激光功率为4.5KW时焊缝中心硬度值低于母材硬度，其它功率下的焊缝中心硬度值均大于母材硬度值。焊接时熔合区产生成分偏聚，合金元素含量大于焊缝区合金元素含量，因此熔合区的硬度高于焊缝区的硬度。

(3)激光功率在4.5KW、5KW时断裂在母材处，说明该激光功率下焊缝的抗拉强度高于母材的抗拉强度。激光功率为5.5KW和6KW时拉伸试样断裂在焊缝处，，说明该激光功率下焊缝的抗拉强度低于母材的抗拉强度。激光功率在5KW时抗拉强度高达586.2Mpa，远高于其它功率时材料的抗拉强度，而母材的抗拉强度为520MPa，说明该搭接接头的抗拉强度要远远大于其它功率下激光搭接接头的抗拉强度。

(4)激光功率在5KW时接头焊缝组织细化均匀，焊接缺陷小，柱状晶区域宽度小，热影响区小，焊接接头组织优良。焊缝中心的硬度值相对比较大，比母材的硬度还要大。抗拉强度高达586.2Mpa，因为其断裂在母材上，因此焊缝的抗拉强度高于586.2Mpa，远高于其它功率焊接时材料的抗拉强度。通过对激光功率在5KW时的显微组织分析、显微硬度分析、抗拉强度分析可以得出在该工艺下获得的接头组织和性能良好。