低合金鋼表面耐蝕層堆焊工藝及堆焊層組織性能研究.pdf

1、奧氏體不銹鋼因其良好的耐腐蝕和抗高溫性能，廣泛應(yīng)用于高溫鍋爐零件和耐熱管道的制造。由于使用奧氏體不銹鋼制造機械零部件成本較高，常采用在低合金鋼上堆焊一層奧氏體不銹鋼的方法，來替代整體使用奧氏體不銹鋼材料，該技術(shù)廣泛應(yīng)用于能源、化工、石油等領(lǐng)域。但由于兩種材料的性能差異較大，易在材料結(jié)合處產(chǎn)生裂紋甚至氣孔等缺陷，嚴(yán)重影響工件性能及其壽命。
　　結(jié)合企業(yè)的科研攻關(guān)項目和生產(chǎn)效率的實際需求，本文采用不同過渡層厚度的實驗方案，通過熔化極活

2、性氣體保護焊(MAG)，在低合金鋼Q345上堆焊奧氏體不銹鋼，其過渡層和耐蝕層材料分別為ER309L和ER347L不銹鋼焊絲。通過對堆焊層試樣進行彎曲、剪切、顯微硬度、金相組織、斷口掃描、熔鹽腐蝕和腐蝕產(chǎn)物的試驗分析，綜合評價兩種材料堆焊層的力學(xué)性能及耐蝕性能。結(jié)果表明：無過渡層試樣，有裂紋或微小裂紋產(chǎn)生，有過渡層試樣沒有裂紋及開裂現(xiàn)象，可見過渡層設(shè)計提高了堆焊層的性能；剪切試驗顯示過渡層與母材的剪切強度低于耐蝕層與母材的剪切強度；剪切

3、斷口均顯示以韌窩狀為主的韌性斷裂形貌，并且有過渡層試樣韌窩形狀大而深，表明該試樣塑韌性較好；試樣的顯微硬度值變化趨勢相同，堆焊層硬度值最小(約為125HV)，母材硬度值最大，熔合區(qū)硬度值也較大(約為190HV)，這主要是熔合區(qū)存在碳遷移所致；金相實驗發(fā)現(xiàn)堆焊層組織主要以鐵素體和奧氏體為主，還存在微量Cr的碳化物脆性相，其中鐵素體大多呈條狀和塊狀分布，能夠顯著提高堆焊層的塑韌性；熔鹽腐蝕后的掃描電鏡圖片顯示無過渡層試樣的熱腐蝕現(xiàn)象比較嚴(yán)重

4、，熔合線附近裂紋明顯，腐蝕層較為疏松，組織很不均勻，有過渡層試樣熱腐蝕程度較?。桓g產(chǎn)物的X射線結(jié)果表明有過渡層試樣的抗腐蝕Cr2O3氧化膜完整，能有效防止腐蝕的進一步加深；所以，有過渡層的試樣堆焊層與母材的連接性及耐蝕性較好，但過渡層的厚度影響較小。
　　采用有限元軟件MSC.Marc進行數(shù)值模擬，通過利用Marc單元和熱-結(jié)構(gòu)耦合功能分析進行焊接過程仿真，給出沿焊縫不同方向的三維殘余應(yīng)力分布曲線，對比不同過渡層厚度殘余應(yīng)力及應(yīng)