304不锈钢与2205不锈钢焊接接头组织与性能的研究【字数：19344】
摘 要异种不锈钢焊接能够满足各类工程使用要求、节约材料和降低成本。在建筑农业机械、汽车制造、石油化工等领域中，异种不锈钢焊接运用极为频繁。本课题主要研究304和2205不锈钢焊接接头的组织与性能。采用等离子弧焊（PAW）和钨极氩弧焊（TIG）对2205和304不锈钢母材进行异种钢焊接。根据试验数据及图表分析比较在不同焊接工艺下五种焊接接头的宏观形貌、金相组织、力学性能以及耐腐蚀性能。试验结果表明对焊接接头进行金相组织观察可以得出，五种焊接工艺下得到的焊缝组织均为铁素体和奥氏体，氩弧焊两种焊接工艺下的焊缝组织中的碎枝晶随着焊丝的填加变得细小；等离子弧焊三种焊接工艺参数下的焊缝组织中的胞状晶和树枝晶随着电流的增加变得粗大。对五种焊接接头进行力学性能试验分析可以得出，氩弧焊两种焊接工艺下的焊接接头均断裂在焊缝区且抗拉强度小于母材，难以满足强度要求；等离子弧焊三种焊接工艺参数下的焊接接头均断裂在304母材侧且抗拉强度均大于母材，均满足强度要求，且且随着电流的增加接头的抗拉强度和显微硬度均增大。通过电化学试验对五种焊接接头进行耐腐蚀性能测试分析可以得出，氩弧焊填加焊丝所得到的焊接接头的耐腐蚀性最好。
Key Words：dissimilar stainless steel;welding process;microstructure;mechanical properties;corrosion resistance 目录
1.绪论 1
1.1立题背景与意义
1.1.1立题背景
1.1.2立题意义
1.2异种金属的焊接 2
1.2.1异种金属的焊接性分析 2
1.2.2异种金属焊接的应用范围 2
1.2.3异种材料的焊接方法 3
1.2.4异种金属的连接方式 3
1.3异种金属材料焊接的国内外现状 4
1.4本课题研究的内容和技术路线 4
1.4.1试验材料介绍 4
1.4.2研究内容 5
1.4.3技术路线 6
2.2205和304异种不锈钢焊接试验 7
2.1焊接试验材料 7
2.2焊接工艺设计 7
2.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
.1焊接方法及设备的选择 7
2.2.2焊接填充材料的选择 8
2.2.3焊接工艺参数的选择 9
2.3焊后接头性能测试 9
2.3.1焊接接头宏观形貌观察 9
2.3.2焊接接头金相组织分析 10
2.3.3焊接接头力学性能测试 10
2.3.4焊接接头耐腐蚀性能测试 11
2.4本章小结 12
3.不同焊接方法对焊接接头组织的影响 13
3.1焊接接头宏观形貌观察 13
3.2焊接接头微观组织分析 14
3.2.1同种焊接工艺下BMWM的组织形态变化分析 14
3.2.2不同焊接工艺下304和2205母材的界面金相组织观察 23
3.2.3不同焊接工艺下 2205HAZWM界面金相组织观察 24
3.2.4不同焊接工艺下 WM界面金相组织观察 26
3.2.5不同焊接工艺下 304HAZWM界面金相组织观察 27
3.3本章小结 29
4.不同焊接方法对焊接接头力学性能的影响 30
4.1接头拉伸强度分析 30
4.2接头显微硬度分析 32
4.3本章小结 34
5.不同焊接方法对焊接接头耐腐蚀性能的影响 35
5.1电化学极化曲线结果及分析 35
5.2本章小结 36
6.结论 37
参考文献 39
致 谢 40
1.绪论
1.1立题背景与意义
1.1.1立题背景
当今科技的高速发展让各个领域的技术都得到了滋润的甘露。改革开放以来，我国的科技水平得到了快速发展，现如今已经取得了举世瞩目的成就。随着经济水平的不断提高，在实际工程结构中的各类需求逐渐促进异种金属材料焊接的诞生。现如今，异种不锈钢之间的焊接技术发展进步很大。但是，由于各方面的原因，异种不锈钢之间的焊接技术水平还有待更进一步的发展与完善。
1.1.2立题意义
新中国成立以来，经济与科技水平不断地提高，各式各样的机器设备层出不穷，各种新材料和新研究方法也慢慢被广泛应用，人们开始对各类工程机械构件的性能如硬度、抗拉强度、耐腐蚀性等提出了更高的要求。现如今，绝大部分相同的不锈钢材料已经难以满足使用要求，虽然其中会有一些性能较好的不锈钢材料能够满足使用要求，但却因为生产成本高而被拒之门外，不能被广泛应用。于是，人们提出采用异种不锈钢材料来制造焊接结构的方法，经过不断地试验表明，采用异种不锈钢材料不仅能够满足各类使用要求，还能节约很多贵重不锈钢材料，降低成本。
但是，不同种不锈钢材料的焊接与同种不锈钢材料的焊接相比较，有很大的区别。因为不同种不锈钢材料之间的物理性能、化学性能及化学成分差异比较大，会导致不同种不锈钢材料焊接从操作技术和可焊性上都比同种不锈钢材料焊接要困难[13]。不同不锈钢材料焊接时的主要困难如下：
（1）不同不锈钢材料焊接过程中容易产生热应力；
（2）由于微观金相组织的变化以及新生成的物相结构或脆性化合物，会使得焊接接头的性能变得恶化，从而使得焊接变得很困难；
（3）不同不锈钢材料焊接接头HAZ的力学性能较差，同时塑韧性也下降；
（4）不同不锈钢材料焊接的接头比较容易产生焊接裂纹，尤其是熔合区和热 影响区更容易发生脆化，甚至断裂；
综上所述，对双相不锈钢和奥氏体不锈钢之间的焊接进行研究具有较大的意义。
1.2异种不锈钢的焊接
1.2.1异种不锈钢的焊接性分析
异种不锈钢的焊接性通俗一点说就是异种不锈钢在一定的焊接工艺条件下，表现出“好焊”和“不好焊”的差别。在生产实践中，异种不锈钢好不好焊主要是通过分析其结合性能和焊接后的使用性能来判断的。结合性能是指在一定的焊接工艺下，异种不锈钢间形成完整的焊接接头是否存在困难[46]。
相对于同种不锈钢而言，异种不锈钢比较难以获得优质的焊接接头，这是因为除了不锈钢本身的性能会影响焊接外，两种不同材料性能的差异也会更大程度影响它们之间的焊接性能。影响焊接的物理因素主要有熔点、线膨胀系数、热导率和热容、金属的氧化性、金属间化合物以及焊缝与母材的不等强性等。其中，异种不锈钢焊接时，被焊材料的熔点、热导率和热容以及线膨胀系数相差越大，越难以进行焊接。同时，材料的氧化性越强以及焊接时候形成的金属间化合物越多，也会增加焊接的难度，此外，由于焊缝的化学成分和组织结构和母材不同，焊缝与母材之间难以达到等强度，也会导致焊接时候焊接难度的增大[78]。因此，本试验2205和304异种不锈钢之间的焊接还是存在着一定的难度的。
Key Words：dissimilar stainless steel;welding process;microstructure;mechanical properties;corrosion resistance 目录
1.绪论 1
1.1立题背景与意义
1.1.1立题背景
1.1.2立题意义
1.2异种金属的焊接 2
1.2.1异种金属的焊接性分析 2
1.2.2异种金属焊接的应用范围 2
1.2.3异种材料的焊接方法 3
1.2.4异种金属的连接方式 3
1.3异种金属材料焊接的国内外现状 4
1.4本课题研究的内容和技术路线 4
1.4.1试验材料介绍 4
1.4.2研究内容 5
1.4.3技术路线 6
2.2205和304异种不锈钢焊接试验 7
2.1焊接试验材料 7
2.2焊接工艺设计 7
2.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
.1焊接方法及设备的选择 7
2.2.2焊接填充材料的选择 8
2.2.3焊接工艺参数的选择 9
2.3焊后接头性能测试 9
2.3.1焊接接头宏观形貌观察 9
2.3.2焊接接头金相组织分析 10
2.3.3焊接接头力学性能测试 10
2.3.4焊接接头耐腐蚀性能测试 11
2.4本章小结 12
3.不同焊接方法对焊接接头组织的影响 13
3.1焊接接头宏观形貌观察 13
3.2焊接接头微观组织分析 14
3.2.1同种焊接工艺下BMWM的组织形态变化分析 14
3.2.2不同焊接工艺下304和2205母材的界面金相组织观察 23
3.2.3不同焊接工艺下 2205HAZWM界面金相组织观察 24
3.2.4不同焊接工艺下 WM界面金相组织观察 26
3.2.5不同焊接工艺下 304HAZWM界面金相组织观察 27
3.3本章小结 29
4.不同焊接方法对焊接接头力学性能的影响 30
4.1接头拉伸强度分析 30
4.2接头显微硬度分析 32
4.3本章小结 34
5.不同焊接方法对焊接接头耐腐蚀性能的影响 35
5.1电化学极化曲线结果及分析 35
5.2本章小结 36
6.结论 37
参考文献 39
致 谢 40
1.绪论
1.1立题背景与意义
1.1.1立题背景
当今科技的高速发展让各个领域的技术都得到了滋润的甘露。改革开放以来，我国的科技水平得到了快速发展，现如今已经取得了举世瞩目的成就。随着经济水平的不断提高，在实际工程结构中的各类需求逐渐促进异种金属材料焊接的诞生。现如今，异种不锈钢之间的焊接技术发展进步很大。但是，由于各方面的原因，异种不锈钢之间的焊接技术水平还有待更进一步的发展与完善。
1.1.2立题意义
新中国成立以来，经济与科技水平不断地提高，各式各样的机器设备层出不穷，各种新材料和新研究方法也慢慢被广泛应用，人们开始对各类工程机械构件的性能如硬度、抗拉强度、耐腐蚀性等提出了更高的要求。现如今，绝大部分相同的不锈钢材料已经难以满足使用要求，虽然其中会有一些性能较好的不锈钢材料能够满足使用要求，但却因为生产成本高而被拒之门外，不能被广泛应用。于是，人们提出采用异种不锈钢材料来制造焊接结构的方法，经过不断地试验表明，采用异种不锈钢材料不仅能够满足各类使用要求，还能节约很多贵重不锈钢材料，降低成本。
但是，不同种不锈钢材料的焊接与同种不锈钢材料的焊接相比较，有很大的区别。因为不同种不锈钢材料之间的物理性能、化学性能及化学成分差异比较大，会导致不同种不锈钢材料焊接从操作技术和可焊性上都比同种不锈钢材料焊接要困难[13]。不同不锈钢材料焊接时的主要困难如下：
（1）不同不锈钢材料焊接过程中容易产生热应力；
（2）由于微观金相组织的变化以及新生成的物相结构或脆性化合物，会使得焊接接头的性能变得恶化，从而使得焊接变得很困难；
（3）不同不锈钢材料焊接接头HAZ的力学性能较差，同时塑韧性也下降；
（4）不同不锈钢材料焊接的接头比较容易产生焊接裂纹，尤其是熔合区和热 影响区更容易发生脆化，甚至断裂；
综上所述，对双相不锈钢和奥氏体不锈钢之间的焊接进行研究具有较大的意义。
1.2异种不锈钢的焊接
1.2.1异种不锈钢的焊接性分析
异种不锈钢的焊接性通俗一点说就是异种不锈钢在一定的焊接工艺条件下，表现出“好焊”和“不好焊”的差别。在生产实践中，异种不锈钢好不好焊主要是通过分析其结合性能和焊接后的使用性能来判断的。结合性能是指在一定的焊接工艺下，异种不锈钢间形成完整的焊接接头是否存在困难[46]。
相对于同种不锈钢而言，异种不锈钢比较难以获得优质的焊接接头，这是因为除了不锈钢本身的性能会影响焊接外，两种不同材料性能的差异也会更大程度影响它们之间的焊接性能。影响焊接的物理因素主要有熔点、线膨胀系数、热导率和热容、金属的氧化性、金属间化合物以及焊缝与母材的不等强性等。其中，异种不锈钢焊接时，被焊材料的熔点、热导率和热容以及线膨胀系数相差越大，越难以进行焊接。同时，材料的氧化性越强以及焊接时候形成的金属间化合物越多，也会增加焊接的难度，此外，由于焊缝的化学成分和组织结构和母材不同，焊缝与母材之间难以达到等强度，也会导致焊接时候焊接难度的增大[78]。因此，本试验2205和304异种不锈钢之间的焊接还是存在着一定的难度的。
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