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1Cr18Ni9Ti不锈钢管真空焊接技术
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1Cr18Ni9Ti不锈钢管真空焊接技术

作者:小编    发布时间:2021-08-13 09:10:50     浏览次数 :


奥氏体不锈钢管具有优良的耐蚀性、耐热性、低温强度和可加工性,因此被广泛用于制造航天发动机的核心部件。由于奥氏体不锈钢管的焊接性优良,主要采用熔焊。例如,孙国华用电极电弧焊焊接并实际应用了1Cr18Ni9Ti不锈钢小口径管,刘成班用自动焊接技术实现了锥形薄壁304不锈钢方管的对接焊。缝隙窄激光焊接技术实现60mm厚304不锈钢焊接:熔焊技术相对成熟且易于实现,但对焊接接头的可及性要求较好。有的用于大面积复合连接件,发动机中零件的连接与焊接性差或在不锈钢中使用熔焊技术不容易实现。

由于真空扩散焊是在蓄压下进行温度控制,使固态金属或非金属相互扩散并固态接合完成焊接,因此优选复合件和大面积的多次焊接。接合方式为:母材不熔化,在熔焊过程中不存在裂纹、气孔等焊接缺陷,可获得性能优良的焊接接头。安子良研究了316L不锈钢管扩散焊接接头的显微组织和力学性能,在母材中加入镍作为中间层,以提高焊接速度,提高接头的高温韧性。李振红等人研究了显微镜。 316L不锈钢拉伸性能,316L不锈钢管指出扩散焊接接头与界面脱耦,这是基于施加载荷后界面滑移导致爆破界面出现孔隙的事实。它会产生、扩展和破坏微裂纹。刘立凯等研究了316L不锈钢的微疲劳性能,指出焊缝界面处产生的气孔是导致疲劳失效的主要因素。 1Cr18Ni9Ti不锈钢管仍在使用中,加入Ti元素以提高其抗晶间腐蚀能力。关于含钛不锈钢管真空扩散焊的研究报道较少,本文对含钛不锈钢管的真空扩散焊工艺进行了分析讨论,重点分析了含钛不锈钢管真空扩散焊与无中间层不锈钢管的性能差异。 1Cr18Ni9Ti.做。为界面空隙的机理工程应用提供技术和开发保障。

1 测试方法

1.1 样品制备

试验采用1Cr18Ni9Ti不锈钢管,工艺试验后加工40mmx10mm焊缝试样进行金相检验。研磨试件的焊接面,使其表面光滑,粗糙度值为1.6m以下。在美国Workhorse 真空扩散焊设备中焊接首先将用于焊后抗拉强度侧面试验的试样与:65mmx50mm的柱状焊件焊接,然后通过线切割对试样进行切割,按标准http://1287.cn 由/2 处理。 Q/ZB197。标准样品的规定。

焊接工艺参数见表1。为保证温升的均匀性,采用如图3所示的分步加压法研究焊缝表面条件和焊接工艺参数对焊缝的影响。分析焊件的应变与接头应变与焊件的焊缝与接头率的关系。焊后,用金相显微镜和扫描电镜观察焊缝纵断面的焊缝状态,用万能拉伸试验机测试接头的拉伸性能。

2 结果与分析

2.1 被焊面状态及焊接工艺参数对焊件焊接速度的影响

焊接采用两种表面条件:未镀镍和电镀镍(镍层厚度约105m),由表1分析可知,同一焊缝规格采用未镀扩散焊接接头和电镀扩散焊接接头比较。和DW1 和DW3 一样糟糕。随着中间层的引入,界面的凹凸在初压过程中很快被镍层填充,克服了被焊表面粗糙造成的接触缺陷,即使在相对较小的焊接过程中也会发生元素劣化.当:无涂层扩散且1Cr18Ni9Ti不锈钢管表面粗糙度不变时,需要较高的温度和压力来促进焊缝界面充分接触,以实现Fe和Ni元素的相互扩散。非金属。因此,与镀镍焊件相比,相同的工艺规范导致元素扩散不足,无法形成稳定的接头。

焊接可以在合理的焊接工艺规范下进行,例如DW4-DW7、未镀层焊接结构如图4a 使用各种表面条件。 //1287.cn/4b。可以看出,未镀层的结约0.45 um 宽,带涂层的扩散焊接结约36 um 宽,在界面处具有原子间键合。无涂层接头宽度太窄,传感设备有限,难以观察界面微观结构,只有显示界面与:涂层接头结合,才能清晰观察接头微观结构.如图4b 所示,随着涂层扩散,焊缝因微区热塑性变形而发生动态结晶,形成的焊缝微观结构与母材无显着差异,呈现等轴晶组织和良好的界面粘合。

涂层扩散焊接接头的能谱分析测试表明,1Cr18Ni9Ti不锈钢管扩散焊接接头具有明显的扩散特性,并发生了Fe、Ni、Cr元素的扩散。且结构均匀,粒度等级等于或略小于基材。

2.2 界面空洞产生机制探讨

涂层扩散焊点的晶界和晶粒有微米级的微孔,分析表明产生孔洞:的原因有两个。

一种是由柯肯德尔效应形成微孔,这是因为原子具有不同的扩散速率,因为Ni原子的半径小于Fe原子的半径,熔点高于Fe。扩散理论,元素Ni 向Fe 的扩散速率如果元素Fe 向Ni 的扩散速率高于元素Fe 向Ni 的扩散速率,则孔填充太晚而无法形成柯肯德尔孔。第二种可能性是由腐蚀或通过力扩散形成的脆性相形成的微孔。为确定孔洞的确切原因,在扩散焊接接头未腐蚀时,金相观察未发现孔洞,裂纹中孔洞的能谱分析表明该孔洞中含有Ti.C元素。它远高于母材的含量。根据资料检索,Ti是强碳化物形成因子,1Cr18Ni9Ti不锈钢管中的C和Ti在扩散焊接过程中形成脆性Tic,脆性和腐蚀过程分解形成微孔洞。随着涂层厚度的增加(从5-10um到15um左右),发现Tic的脆性相从焊缝中心向焊缝两侧移动。焊缝中间形成脆性相,但焊缝两侧仍有脆性相,增加焊接压力无助于减少微气泡。随后的机械结构表明,分层形成的脆性和微孔会导致疲劳开裂。

2.3 接头应变对扩散焊接头焊缝速率和力学性能的影响

扩散结合作为一种精密焊接方法,可以精确控制接头的微观变形,接头的变形直接关系到接头的质量。在不锈钢管扩散结合过程中,接头的径向变形率可以直接反映连接界面的接触和相互作用。接头变形率小时,断口仍有加工痕迹,扩散作用不足,断口强,承口小而浅,说明接头强度和延伸率低。形势和联合绩效得到改善。对于镀镍扩散焊接头,冶金学表明在小应变下可实现100%焊缝,但DW1和DW7等异种接头由于元素扩散不足,力学性能较差。因此,接头应变是决定扩散焊接接头性能的重要指标之一。

2.4 不锈钢管扩散焊接头力学性能测试结果分析

未镀层1Cr18Ni9Ti不锈钢管(DW4)扩散焊缝金相表明焊缝达到,但常温力学性能试验焊缝直接在界面处不合格。抗拉强度450 MPa,伸长率约14%,强度约80%,涂层扩散焊接接头在扩散层断裂,抗拉强度590 MPa,伸长率达到44%。它相当于基材的强度。镀镍层拉伸断口呈灰色纤维状,断口为塑性断口。呈现均匀的拉伸应变,断口平整均匀,无明显颈缩现象。据分析,涂层不锈钢扩散焊的扩散层较窄,晶粒比母材小,塑性强于母材。用扫描电镜对1Cr18Ni9Ti不锈钢管扩散焊接头断口进行分析,结果证实断口处有很多微孔。晶粒内或晶界内的脆性TiC 相由于外力作用从TiC 剥落形成的气孔中发生强烈滑移而分离,形成细小气孔,以及这些细小气孔在工作拉应力下聚集而生长的新气孔。气孔不断地产生,最终,原位焊件将被破坏。因此,涂层不锈钢扩散焊接接头的断裂属于微孔断裂,晶间+晶间混合断裂。

3 结论

一种。当其余焊接工艺参数固定时,镀镍界面焊接接头的组织和性能优于未镀镍焊接接头。如果接口没有电镀,则需要更大的焊接参数才能实现稳定的连接。的关节。

湾焊缝中的微孔是由柯肯德尔效应引起的,焊缝中脆性的TiC 脱落,后者对接头的力学性能影响不大,但可能是疲劳开裂的原因。

C。接头的径向应变直接反映扩散焊接情况,可作为接头可焊性的重要评价指标之一。实验表明,对于40mm10mm的不锈钢试样,接头应变为6%-10%时焊接条件较好。

d.力学性能测试结果表明,涂层不锈钢管扩散焊缝强度和母材电弧断裂为微孔、交叉晶+晶间混合断裂。


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