趙陽囤　李玉平　范述寧　王虎成

摘要：不銹復(fù)合鋼冷軋薄鋼板和鋼帶利用“爆炸+軋制”的復(fù)合工藝制造的不銹復(fù)合鋼冷軋薄鋼板，不僅導(dǎo)熱系數(shù)高，冷成型性能好，而且制成品美觀豪華、經(jīng)久耐用。但由于這種雙面復(fù)合板厚度較薄，采用TIG自熔的方式進(jìn)行焊接，很難使接頭的耐蝕性滿足要求。為了使這種材料在市場上廣泛推廣應(yīng)用，文章對厚度為1.0～2.0mm的不銹鋼薄板的焊接工藝、接頭的力學(xué)性能及耐蝕性進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：不銹復(fù)合鋼；爆炸+軋制；耐蝕性

中圖分類號：TG156.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2009）01-0191-02

一、焊接試驗(yàn)

試驗(yàn)采用的雙面不銹鋼復(fù)合薄板的不銹鋼復(fù)層的材料為304不銹鋼，基層材料為深沖鋼08Al。試驗(yàn)所采用的雙面不銹鋼復(fù)合板的厚度為1.5mm。試驗(yàn)所用的雙面不銹鋼復(fù)合薄板的復(fù)合層厚度很薄，僅有0.15mm左右，僅占整個板厚的20%。顯然，如果直接采用TIG自熔的工藝方法，母材中基材的低碳鋼材料與上、下表面不銹鋼復(fù)合層經(jīng)焊接混合后，接頭部位的化學(xué)成分尤其是提高耐腐蝕性的Cr元素含量很難滿足耐蝕性的要求。因此必須通過填加具有耐蝕性的不銹鋼材料，才能使接頭具有耐蝕性。

試驗(yàn)所采用的接頭形式為不留焊接間隙的對接接頭。填充材料采用的是HS307L、HS308L、HS309L不銹鋼焊絲及ERNiCrFe-7鎳基焊絲，試驗(yàn)采用的焊接參數(shù)如表1所列：

二、焊接試驗(yàn)分析

（一）焊接試驗(yàn)焊縫成形

1#~4#試件均實(shí)現(xiàn)了單面焊雙面成形，焊縫正反面成形光滑平整，正反面均有一定的余高，沒有任何咬邊現(xiàn)象。圖1為試件焊縫的正反面成形及焊縫的橫斷面形狀。

（二）焊接接頭的金相組織

1．試樣的金相腐蝕方法?；募盁嵊绊憛^(qū)金相組織顯示化學(xué)試劑為3%硝酸酒精溶液，其余金相組織顯示化學(xué)試劑為氯化高鐵溶液。

2．母材金相組織。母材中基材金相組織均為鐵素體+珠光體，如圖2所示。復(fù)合層金相組織為奧氏體+少量鐵素體，如圖3所示。

3．焊接接頭的金相組織。采用不銹鋼焊絲HS307L作為填充金屬時（1#試樣）焊縫的組織如圖4所示；采用不銹鋼焊絲HS308L作為填充金屬時（2#試樣）焊縫的組織如圖5所示；采用不銹鋼焊絲HS309L作為填充金屬時（3#試樣）焊縫的組織如圖6所示。從焊縫的金相組織的分析結(jié)果可以看出，采用HS307L、HS308L、HS309L不銹鋼焊絲作為填充金屬，對于不留焊接間隙的1.5mm雙面不銹鋼試板對接焊縫，焊縫的組織基本相同，均為板條馬氏體；焊縫上下表面金相組織雖為板條馬氏體，但抗氯化高鐵溶液腐蝕能力要比焊縫中間強(qiáng)，相同腐蝕條件下，上下表面板條馬氏體腐蝕程度要輕。另外，上下表面馬氏體板條更細(xì)一些，如圖7所示。熱影響區(qū)的組織也相同，為先共析鐵素體+貝氏體+珠光體，如圖8、圖9所示。

采用ERNiCrFe-7鎳基焊絲作為填充金屬，對于不留焊接間隙的1.5mm雙面不銹鋼試板對接焊縫（4#試樣），焊縫的組織為奧氏體，局部有馬氏體，如圖10所示。顯微硬度Hv0.1值分散度較大，四點(diǎn)值為183、270、328、408。

（三）焊縫的耐蝕性分析

對于雙面不銹鋼薄板無間隙對接接頭TIG填絲焊，由于有填充金屬，使焊縫中增加了可提高焊縫耐蝕性能的Cr元素。采用不銹鋼焊絲作為填充金屬，焊縫中心部位Cr元素的含量可以達(dá)到6%～7%左右；采用ERNiCrTe-7焊絲作為填充金屬，焊縫中心部位Cr元素的含量可以達(dá)到9%～10%左右。通過對金相試樣的腐蝕發(fā)現(xiàn)，母材中的基材采用3%的消酸酒精溶液很容易顯示出基材組織，而焊縫必須采用腐蝕能力更強(qiáng)的氯化高鐵溶液才能顯示出焊縫組織，這說明焊縫的耐蝕性能高于復(fù)合板基材的耐蝕性。

（四）接頭力學(xué)性能

對填充金屬為HS308、HS309L、ERNiCrFe-7焊絲的TIG焊無對接間隙接頭的拉伸和彎曲性能進(jìn)行了測試。焊接接頭的拉伸試驗(yàn)按接頭力學(xué)性能試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)GB2651-89《焊接接頭拉伸試驗(yàn)方法》執(zhí)行，焊接接頭的彎曲試驗(yàn)按接頭力學(xué)性能試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)GB2653-89《焊接接頭彎曲試驗(yàn)方法》執(zhí)行。

填充金屬為HS308、HS309L、ERNiCrFe-7焊絲的TIG焊無對接間隙接頭的拉伸和彎曲性能測試結(jié)果：拉伸試樣的斷裂位置均在母材，接頭的面彎和背彎（d=4a）1800合格。圖11、圖12為拉伸和彎曲后的試樣。

三、結(jié)論

采用不留間隙對接接頭TIG填絲焊，由于母材對填充金屬的稀釋，由填充金屬過渡到焊縫中合金元素的含量在焊縫中心部位占該元素在填充金屬中含量的1/3左右。采用HS308L、HS309L不銹鋼焊絲作為填充金屬時，焊縫中心部位Cr元素的含量為6%～7%左右，焊縫的組織為板條狀馬氏體；采用ERNiCrTe-7作為填充金屬，焊縫中心部位Cr元素的含量為9%～10%左右，焊縫的組織為奧氏體，局部有馬氏體。焊縫的耐蝕性能高于復(fù)合板基材的耐蝕性。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭遠(yuǎn)謀．爆炸焊接和金屬復(fù)合材料及其工程應(yīng)用[M]．中南大學(xué)出版社．

作者簡介：趙陽囤（1963－ ），男，太原鋼鐵集團(tuán)（有限）公司復(fù)合材料廠高級工程師，研究方向：不銹鋼復(fù)合鋼板的爆炸焊接及焊接。