焊后热处理对等离子弧焊中厚板304不锈钢接头组织及性能的影响【字数：10424】
摘 要304不锈钢具有优异的耐蚀性和焊接性，在家庭用品，汽车零部件，医疗器材，食品工程，农业，船舶零部件等方面具有广泛的运用。但随着板厚增加，焊缝难以一次成形。为提高焊缝质量，本试验采用等离子弧焊的焊接方式对10mm厚的304不锈钢进行焊接。等离子弧焊的电弧能量密度高，稳定性能好，焊接速度快，所以焊缝热影响区小，工件变形程度小，能够得到更美观的焊缝外形和高质量的焊缝组织。焊接完成后对304接头进行焊后热处理在500℃，700℃，900℃热处理温度下分别保温24h，48h，96h。本文通过对304接头进行金相组织观察，拉伸试验及电化学试验，探究焊后热处理对等离子弧焊中厚板304不锈钢接头显微组织、力学性能及耐蚀性的影响规律。结果表明接头显微组织主要为奥氏体+铁素体；焊后热处理温度越高，保温时间越充分，铁素体转变为奥氏体就越充分，晶粒发生长大，晶粒的粗化导致接头抗拉强度下降；不稳定碳化物Cr23C6的析出令焊缝的自腐蚀电位发生变化，影响焊缝的抗腐蚀能力。热处理时间一定时，700℃焊缝耐蚀性最差，500℃次之，900℃时耐蚀性较优；热处理温度一定时，随热处理时间的延长，500℃时，焊缝耐蚀性降低，700℃时，耐蚀性下降最严重，900℃时耐蚀性略有上升。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2国内外研究现状 1
1.3 304不锈钢焊接性分析 2
1.3.1 焊接裂纹 2
1.3.2 接头耐蚀性 3
1.4等离子弧焊 3
1.5 焊后热处理 4
1.6课题研究目的及意义 4
1.7研究内容 4
第二章 试验材料及方法 6
2.1 试验材料 6
2.2 焊接工艺的制定 6
2.3焊后热处理 7
2.4焊接接头金相试验 8
2.5焊接接头拉伸性能试验 8
2.6焊接接头耐蚀性试验 8
第三章 焊后热处理对等离子弧焊304不锈钢焊接接头组织的影响 10
3.1热处理时间对等离子弧焊304不锈钢焊接接头组织的影响 10
3.2热处理温度对等离子弧焊304不锈钢焊接接头组织的影响 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
12
第四章 焊后热处理对等离子弧焊304不锈钢焊接接头性能的影响 15
4.1热处理时间对等离子弧焊304不锈钢焊接接头性能的影响 15
4.1.1热处理时间对接头拉伸性能的影响 15
4.1.2热处理时间对接头耐蚀性的影响 15
4.2热处理温度对等离子弧焊304不锈钢焊接接头性能的影响 18
4.2.1热处理温度对接头拉伸性能的影响 18
4.2.2热处理温度对接头耐蚀性的影响 18
第五章 结论 22
第六章 未来展望 23
参考文献 24
致谢 25
第一章 绪论
1.1 引言
不锈钢由于其良好的耐蚀性，在农业，家庭用品，医疗器材，食品工程，船舶零部件，汽车零部件等方面得到广泛运用[1]。其中304不锈钢（又称188不锈钢）是应用最为广泛的一种铬镍不锈钢 [2]，除拥有一般不锈钢优秀的耐蚀性外，还具有耐高温，韧性好，加工性能好，不易出现热处理硬化现象（使用温度约在195℃～800℃）等优点。
随着现代化工业的技术进步，工业界开始对服役设备的性能有了更高的要求:需要304不锈钢构件拥有更强的承载力，更好的耐蚀性，更长的使用寿命，因此中厚板304不锈钢焊接得到了工业界日益深刻的关注[3]。但板厚的增加也为施焊带来了困难且焊缝的质量难以得到保证。针对上述问题，本文探究了焊后热处理对等离子弧焊中厚板304不锈钢接头组织及性能的影响。
1.2国内外研究现状
近年随着科学技术的不断发展和进步，很多研究人员对奥氏体不锈钢在不同的焊接方法下的接头组织性能以及耐蚀性变化做了大量的研究。
为研究等离子弧焊和 MAG焊哪种更适于304不锈钢搭接，侯振国[4]等人通过对两种焊接工艺下焊成的搭接接头进行疲劳试验和断口扫描分析，结果表明：等离子弧焊下形成的焊接接头更美观且疲劳极限强度更高。
闫兴贵[5]等采用等离子弧焊对8 mm厚的304不锈钢钢板进行焊接，通过对接头进行X 射线探伤和拉伸试验,结果表明：等离子弧焊可一次焊透8mm厚的 304不锈钢钢板，焊缝组织为奥氏体+铁素体，热影响区组织为奥氏体+少量铁素体，焊缝处无裂纹等缺陷；抗拉强度能够达到母材的抗拉强度值。等离子弧焊焊接中厚板304不锈钢的效果较好。
304不锈钢因导热性差，热膨胀系数高，焊接时接头易出现应力集中，晶间腐蚀等问题，在中厚板焊接中这种情况尤为严重，需对其进行一定的焊后热处理。为探究合适的焊后热处理方案，陈宏刚[6]等人对此进行了研究，结果表明：为令304不锈钢焊缝处温度迅速冷却到敏化温度450℃以下, 须对焊缝进行快冷淬火；为消除淬火后产生的内应力,需再对焊缝进行低温回火处理, 回火后空冷至常温。因自来水中氯离子会对304不锈钢造成损伤,淬火介质应使用氯离子含量较低的纯净水。
Hamed Jamshidi Aval[7]等为研究304不锈钢焊接性能，对接头进行显微组织分析，耐蚀性试验，拉伸试验和硬度试验，结果表明：因热塑性和热变形引起的元素扩散令铬和碳被转移到高能区的晶界，在304不锈钢接头区内部的晶界处形成碳化铬，降低晶界周围的铬含量，形成“贫铬区”，产生晶界腐蚀，令接头耐蚀性和塑韧性均下降；碳化铬的析出还会导致硬度分布不均，形成应力集中区。随热输入的继续增加还会产生更高的温度梯度使纵向接头部分产生热应力，导致热裂纹的萌生。
M. Lara Banda等为研究304不锈钢于酸性溶液中的腐蚀行为 [8]，利用15％柠檬酸对304奥氏体不锈钢进行钝化，采用电化学技术确定不锈钢钝化层的生长条件，生长特性以及电阻抗。结果表明：在酸性环境下，304不锈钢出现伪钝化现象以及钝化层被动降解的现象，其钝化层无法保持稳定，导致304不锈钢耐蚀性下降。
304不锈钢因具有优异的耐蚀性和焊接性，在家庭用品，汽车零部件，医疗器材，食品工程，农业，船舶零部件等方面得到了广泛的运用。国内已意识到等离子弧焊对比MAG焊等传统焊接方法所具有的优势：电弧能量密度高，稳定性能好，穿透能力强，焊接速度快，中厚板材不开坡口也能一次焊成；已初步将等离子弧焊运用到304不锈钢中厚板焊接中；为解决不锈钢焊接时接头易出现应力集中，晶间腐蚀等问题，对不锈钢的焊后热处理工艺进行了一定的研究。国外已研究了304不锈钢焊接出现晶间腐蚀的原因和晶间腐蚀对接头力学性能的影响；探究了不锈钢在酸性环境下钝化层的生长条件和降解现象。但是国内外研究比较分散，未将中厚板304不锈钢，等离子弧焊，焊后热处理三者联系起来系统研究。本文通过研究焊后热处理对等离子弧焊中厚板304不锈钢接头组织及性能的影响，为今后的实践提供参考依据。
1.3 304不锈钢焊接性分析
1.3.1 焊接裂纹
目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2国内外研究现状 1
1.3 304不锈钢焊接性分析 2
1.3.1 焊接裂纹 2
1.3.2 接头耐蚀性 3
1.4等离子弧焊 3
1.5 焊后热处理 4
1.6课题研究目的及意义 4
1.7研究内容 4
第二章 试验材料及方法 6
2.1 试验材料 6
2.2 焊接工艺的制定 6
2.3焊后热处理 7
2.4焊接接头金相试验 8
2.5焊接接头拉伸性能试验 8
2.6焊接接头耐蚀性试验 8
第三章 焊后热处理对等离子弧焊304不锈钢焊接接头组织的影响 10
3.1热处理时间对等离子弧焊304不锈钢焊接接头组织的影响 10
3.2热处理温度对等离子弧焊304不锈钢焊接接头组织的影响 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
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第四章 焊后热处理对等离子弧焊304不锈钢焊接接头性能的影响 15
4.1热处理时间对等离子弧焊304不锈钢焊接接头性能的影响 15
4.1.1热处理时间对接头拉伸性能的影响 15
4.1.2热处理时间对接头耐蚀性的影响 15
4.2热处理温度对等离子弧焊304不锈钢焊接接头性能的影响 18
4.2.1热处理温度对接头拉伸性能的影响 18
4.2.2热处理温度对接头耐蚀性的影响 18
第五章 结论 22
第六章 未来展望 23
参考文献 24
致谢 25
第一章 绪论
1.1 引言
不锈钢由于其良好的耐蚀性，在农业，家庭用品，医疗器材，食品工程，船舶零部件，汽车零部件等方面得到广泛运用[1]。其中304不锈钢（又称188不锈钢）是应用最为广泛的一种铬镍不锈钢 [2]，除拥有一般不锈钢优秀的耐蚀性外，还具有耐高温，韧性好，加工性能好，不易出现热处理硬化现象（使用温度约在195℃～800℃）等优点。
随着现代化工业的技术进步，工业界开始对服役设备的性能有了更高的要求:需要304不锈钢构件拥有更强的承载力，更好的耐蚀性，更长的使用寿命，因此中厚板304不锈钢焊接得到了工业界日益深刻的关注[3]。但板厚的增加也为施焊带来了困难且焊缝的质量难以得到保证。针对上述问题，本文探究了焊后热处理对等离子弧焊中厚板304不锈钢接头组织及性能的影响。
1.2国内外研究现状
近年随着科学技术的不断发展和进步，很多研究人员对奥氏体不锈钢在不同的焊接方法下的接头组织性能以及耐蚀性变化做了大量的研究。
为研究等离子弧焊和 MAG焊哪种更适于304不锈钢搭接，侯振国[4]等人通过对两种焊接工艺下焊成的搭接接头进行疲劳试验和断口扫描分析，结果表明：等离子弧焊下形成的焊接接头更美观且疲劳极限强度更高。
闫兴贵[5]等采用等离子弧焊对8 mm厚的304不锈钢钢板进行焊接，通过对接头进行X 射线探伤和拉伸试验,结果表明：等离子弧焊可一次焊透8mm厚的 304不锈钢钢板，焊缝组织为奥氏体+铁素体，热影响区组织为奥氏体+少量铁素体，焊缝处无裂纹等缺陷；抗拉强度能够达到母材的抗拉强度值。等离子弧焊焊接中厚板304不锈钢的效果较好。
304不锈钢因导热性差，热膨胀系数高，焊接时接头易出现应力集中，晶间腐蚀等问题，在中厚板焊接中这种情况尤为严重，需对其进行一定的焊后热处理。为探究合适的焊后热处理方案，陈宏刚[6]等人对此进行了研究，结果表明：为令304不锈钢焊缝处温度迅速冷却到敏化温度450℃以下, 须对焊缝进行快冷淬火；为消除淬火后产生的内应力,需再对焊缝进行低温回火处理, 回火后空冷至常温。因自来水中氯离子会对304不锈钢造成损伤,淬火介质应使用氯离子含量较低的纯净水。
Hamed Jamshidi Aval[7]等为研究304不锈钢焊接性能，对接头进行显微组织分析，耐蚀性试验，拉伸试验和硬度试验，结果表明：因热塑性和热变形引起的元素扩散令铬和碳被转移到高能区的晶界，在304不锈钢接头区内部的晶界处形成碳化铬，降低晶界周围的铬含量，形成“贫铬区”，产生晶界腐蚀，令接头耐蚀性和塑韧性均下降；碳化铬的析出还会导致硬度分布不均，形成应力集中区。随热输入的继续增加还会产生更高的温度梯度使纵向接头部分产生热应力，导致热裂纹的萌生。
M. Lara Banda等为研究304不锈钢于酸性溶液中的腐蚀行为 [8]，利用15％柠檬酸对304奥氏体不锈钢进行钝化，采用电化学技术确定不锈钢钝化层的生长条件，生长特性以及电阻抗。结果表明：在酸性环境下，304不锈钢出现伪钝化现象以及钝化层被动降解的现象，其钝化层无法保持稳定，导致304不锈钢耐蚀性下降。
304不锈钢因具有优异的耐蚀性和焊接性，在家庭用品，汽车零部件，医疗器材，食品工程，农业，船舶零部件等方面得到了广泛的运用。国内已意识到等离子弧焊对比MAG焊等传统焊接方法所具有的优势：电弧能量密度高，稳定性能好，穿透能力强，焊接速度快，中厚板材不开坡口也能一次焊成；已初步将等离子弧焊运用到304不锈钢中厚板焊接中；为解决不锈钢焊接时接头易出现应力集中，晶间腐蚀等问题，对不锈钢的焊后热处理工艺进行了一定的研究。国外已研究了304不锈钢焊接出现晶间腐蚀的原因和晶间腐蚀对接头力学性能的影响；探究了不锈钢在酸性环境下钝化层的生长条件和降解现象。但是国内外研究比较分散，未将中厚板304不锈钢，等离子弧焊，焊后热处理三者联系起来系统研究。本文通过研究焊后热处理对等离子弧焊中厚板304不锈钢接头组织及性能的影响，为今后的实践提供参考依据。
1.3 304不锈钢焊接性分析
1.3.1 焊接裂纹
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