2205双相不锈钢激光复合焊接接头组织与耐蚀性研究

作     者：蔡磊 

作者单位：江苏科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郑传波

授予年度：2017年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：2205双相不锈钢 激光复合焊接 组织 点蚀 钝化膜半导体特性 

摘      要：2205双相不锈钢是一种具有优良性能的不锈钢,其强度高、耐蚀性好,被广泛应用在使用条件苛刻的环境中。然而材料在经过焊接后,焊接接头的组织与母材会产生很大的差异,因此研究接头组织与耐蚀性的关系具有重要的意义。本课题通过调节激光与熔化极惰性气体保护焊(MIG)的焊接参数,双热源同时作用复合焊接2205双相不锈钢,得到不同组织的焊接接头,并对焊接接头进行力学性能和耐蚀性能测试。通过对焊接接头进行金相观察发现:焊缝组织中,在厚度方向上,奥氏体相逐渐减少;并且在焊缝中下部相界和铁素体基体以及热影响区会析出有害相;此外,热输入的增加会适当提高焊缝中奥氏体的含量,但是接头中奥氏体整体含量一般会低于50%。拉伸测试结果表明,焊接接头的强度较母材略有下降,同时对断口进行分析发现,在焊缝中,部分铁素体相受晶内析出相的影响发生准解理断裂。硬度测试结果表明:焊缝金属硬度有所降低,热影响区硬度稍微增加;出现这种情况是因为在焊缝中,焊丝会填入一定量的Ni,从而降低了硬度,同时接头中的N由于高温作用会有一定的烧损,降低固溶强化作用;在热影响区(HAZ)由于晶粒的长大,导致硬度增加。动电位扫描测试结果表明,焊接接头的耐蚀性比母材低,而接头耐蚀性薄弱区域在热影响区位置;此外,焊接接头的点蚀电位与母材相近而保护电位明显低于母材,这说明接头点蚀再钝化能力较差。临界点蚀温度和动电位扫描测试结果表明,焊接接头的临界点温度比母材要低,并且接头中组织均匀性越差,临界点蚀温度越低。通过扫描电镜(SEM)观察发现:接头中点蚀发生的部位在各区域有明显差别,在没有析出相的部位,点蚀主要发生在奥氏体相上,并且会向铁素体相中扩展;在含有大量析出相的部位,点蚀主要在析出相部位产生。不同温度下的Mott-Schottky(M-S)测试结果表明,焊接接头在3.5%NaCl溶液中表面钝化膜完整性与母材相近;在不同的外加电位下,钝化膜会表现出不同的半导体特性;同时,在不同焊接接头的相似部位,奥氏体含量越高,钝化膜中载流子浓度越大,点蚀越易发生。此外,适当的温度可以促进钝化膜的生长,提高耐蚀性,并且温度的增加对钝化膜内载流子浓度没有影响,但是会提高钝化膜的平带电位,使得耐点蚀性能下降。