[121毕业论文]铁素体不锈钢（409）和奥氏体不锈钢（304）焊接性能研究.doc

毕业设计（论文）题 目： 铁素体不锈钢（409）和奥氏体不锈钢（304）焊接性能研究学 院： 航空制造工程学院专业名称： 焊接技术与工程班级学号： 学生姓名： 指导老师： 方 平 二一年六月铁素体不锈钢（409）和奥氏体不锈钢（304）焊接性能研究学生姓名： 班级指导老师：方 平摘要：在汽车排气管中非关键部位逐渐使用铁素体不锈钢替代价格较高的奥氏体不锈钢，铁素体不锈钢与奥氏体不锈钢焊接的研究在实际生产中具有十分重要的意义。本文采用纯ar保护气体er380l实心焊丝，ar+3%o2保护气体er308l实心焊丝，纯ar保护气体e308l药芯焊丝，ar+3%o2保护气体e308l药芯焊丝，co2保护气体e308l药芯焊丝五种焊接工艺，对铁素体不锈钢与奥氏体不锈钢异种材料的焊接进行研究。并对五种焊接工艺的接头性能进行测试。结果表明,采用不同焊接工艺，焊接接头的抗拉强度均不低于母材,而且塑性良好。焊缝为奥氏体与铁素体组织,呈柱状晶形态,且与母材熔合良好;过热区的晶粒长大程度较小。另外，通过观察各种焊接工艺所焊焊件焊缝宏观成形得出采用ar+3%o2保护气体e308l药芯焊丝的焊件焊缝成形最好。关键词：铁素体不锈钢 奥氏体不锈钢 焊接工艺 接头性能 指导老师签名：ferritic stainless steel (409) and austenitic stainless steel (304) welding performancestudent name : class : supervisor: fang ping abstract:manyferriticstainlesssteelgraduallyreplacethehighpriceaustenitestainlesssteelintheautomobile of non-key parts, so research the welding between the ferriticstainlesssteelandtheaustenitestainlesssteelisveryvitalsignificanceintheactualproduction.thisarticleusesfivekindsofweldingprocessesthatarepurearprotectsthe er 308lsolidweldingwire,ar+3%o2protectser308lsolidweldingwire,ar+3%o2 protectse308lflux-coredwire,co2protectse308lflux-coredwire.studythehete-rogeneousmaterialsweldingbetweentheferriticstainlesssteelandtheaustenitestai-nlesssteel.andcarryonthetesttofivekindsofweldingprocesssjointperformance. theresultsindicatedthattheweldjointtensilestrengthisnotlowerthantheparent metalunderthedifferentweldingprocess,moreover,theplasticityisgood.theweldedjointistheausteniteorganization,assumesthecolumnatecrystalsshapewhichfusefinewithbasemetal.thesuperheatsectioncrystalgrowthdegreeissmall.moreover, wecanobtainedthebestweldedjointformingundertheproc-essofthear+3%o2 protectse308lflux-coredwirethoughobservingtheeachkindofweldingprocesstoweld theweldmentweldedjointmacroscopicforming.keyword: ferrite stainless steel austenite stainless steel weldingprocesses jointperformance signature of supervisor:目录1 前言1.1 不锈钢的焊接（1）1.1.1 不锈钢的焊接特点（1）1.1.2 不锈钢焊接的主要方法（3）1.1.3 铁素体不锈钢和奥斯特不锈钢材料焊接的特点（3）1.2 课题研究现状（5）1.3 课题研究意义（7）2 研究内容及试验方案2.1 研究内容（8）2.2 试验方案（8）2.2.1 试验材料（8）2.2.2 试验设备（9）2.2.3 试样焊接（10）2.3 试验检测（11）2.3.1 接头拉伸检测（11）2.2.2 接头弯曲检测（12）2.2.2 接头金相腐蚀试验（12）3 试验结果及分析3.1 焊缝成形宏观分析（13）3.1.2 拉伸、弯曲试验（15）3.1.3 显微组织及分析（18）4 结论（22）5 展望（23）参考文献（24）致 谢（25）附表（26）1 引言不锈钢自上世纪初问世，到现在已有90多年的历史。不锈钢的发明是世界冶金史上的重大成就，不锈钢的发展为现代工业的发展和科技进步奠定了重要的物质技术基础。开发最早的不锈钢主要是铁素体和奥氏体不锈钢，但在相当长的一个时期内集中在奥氏体不锈钢上研究与开发。后来由于石油、化工、能源及原子能、宇航、海洋开发等尖端技术的迅速发展，对不锈钢提出了更高的综合性能要求，不仅要求有良好的耐蚀性，还要求有高强度、耐高温高压、防辐射、耐低温等性能，使不锈钢的品种类型得到进一步的开拓。1.1 不锈钢的焊接1.1.1 不锈钢的焊接特点 不锈钢是在普通碳钢的基础上，加入一组鉻的质量分数大于12%合金元素的钢材，它在空气作用下能保持金属光泽，也就是具有不生锈的特性。这是由于在这类钢种含有一定了的鉻合金元素，能使钢材表面形成一层不溶解于某些介质的坚固的氧化薄膜，使金属与外界介质隔离而不发生化学作用。在这类钢中，有些除含量较多的鉻（cr）外，还匹配加入较多的其它合金元素，如镍（ni），使之在空气中、水中、蒸汽中都具有很好的化学稳定性，而且在许多种酸、碱、盐的水溶液中也有足够的稳定性，甚至在高温或低温环境中，仍能保持其耐腐蚀的优点。因此，汽车的排气管中应用较多的不锈钢，在早些年代主要用奥氏体不锈钢。与低碳钢相比不锈钢的热导率低，线膨胀系数大，电阻率高。如奥氏体不锈钢与低碳钢相比，具有以下特点 1：1) 高的电阻率，约为碳钢的5倍。2） 低的热导率，约为碳钢的1/3。3） 大的线膨胀系数，比碳钢大40%，并随着温度的升高，线膨胀系数的数值也相应地提高。由于不锈钢具有这些特殊的物理性能，在焊接过程中会引起较大的焊接变形。特别在异种金属焊接时，由于两种材料的热导率和线膨胀系数由很大差异，会产生很大的焊接残余应力，也成为焊接接头产生列裂纹的主要原因之一。1.1.2 不锈钢的焊接特点1 铁素体比焊接特点目前对铁素体不锈钢板材的研究主要有以下三个方面(1)微观结构与组织2-4；(2)力学性能及成形性5；(3)焊接性及耐腐蚀性能6-9。铁素体不锈钢焊接时主要有以下问题 10：1）475oc脆化问题475脆性是高铬铁素体不锈钢焊接时的主要问题之一。杂质对475脆性有促进作用，因此，需提高母材金属和熔敷金属的纯度，缩短铁素体不锈钢焊接接头在这个温度区间的停留时间，以防止475脆性的产生。一旦出现475脆性，可以在600以上温度短时间加热，再以较快的速度冷却，给予消除。2）焊前预热及焊后热处理的选择只有在采用同质焊接材料焊接较高(c+n)含量的高铬铁素体不锈钢母材的情况下才有低温预热的必要性，这是由于此类铁素体钢在室温下韧性很低(c和cr含量越高，韧性越低，含碳量008 时，2mm u型缺口冲击韧性热影响区母材，焊接接头不存在软化区。而400系列铁素体不锈钢焊接接头热影响区铁素体硬度最小，特别是409l软化区明显。400系列铁素体不锈钢热影响区组织与304相比区别较大，其haz晶粒粗化严重，与母材熔合不好，熔合线明显，析出物较多，导致热影响区的性能较差。田怀莲22在不锈钢焊接工艺评定中的断裂分析中用0cr18ni9奥氏体不锈钢作为研究试样，采用不锈钢焊条e308-16（a102）小线能量施焊。在空冷条件下的焊接控制，试件经100%射线无损检测,底片全部达到i级，但进行拉伸及弯曲试验时，表现出无塑性变形的脆性断裂。该焊条采用301焊芯，仅符合国家通用性焊条标准,没有取得压力容器用焊条生产认可，熔敷金属硫、磷含量，焊缝金属冲击韧性值没有规定，难以保证压力容器焊接的技术要求。用磁性检测仪测定不锈钢的焊态断裂试样时，其铁素体含量为3.5%（一般不超过15%），在正常范围内。经过理化分析测定，采用按压力容器用钢焊条订货技术条件要求供货的不锈钢a102焊条，在常温空冷条件下施焊得到合格的数据：拉伸试验中两件试样抗拉强度分别达到690mpa和610mpa，断裂部位均发生在焊缝，呈塑性断裂特征。弯曲试验4件试样均合格。目前在国内乃至国际上多是对铁素体不锈钢或奥氏体不锈钢的焊接进行一方面的研究，鲜有对铁素体不锈钢与奥氏体不锈钢的焊接进行研究的公开文献，本文将对铁素体不锈钢与奥氏体不锈钢的焊接工艺、接头金相组织、接头力学性能进行研究分析。1.3 课题研究意义随着不锈钢的问世，奥氏体不锈钢就一直占据主要地位。奥氏体不锈钢中镍的含量较高，而近几年国际上金属镍的价格一直走高，使得奥氏体不锈钢的产量降低和经济成本增加，特别是从70年代以来，不锈钢的工业精炼技术普遍采用aod(氩氧脱碳)和vod(真空氧脱碳)法，为新型钢种的开发提供了工艺条件21，使得高性能的铁素体不锈钢得到很大的发展。其中无镍、低镍的铁素体不锈钢因价格比奥氏体不锈钢便宜，用量逐年提高，尤其在汽车领域，铁素体不锈钢使用的比例越来越大。由于铁素体不锈钢的高温抗腐蚀性能、高温强度、高温疲劳性能比奥氏体不锈钢差，是的在某些高温场合下，铁素体不锈钢不能完全代替奥氏体不锈钢，如在汽车排气管中就同时使用奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢。解决铁素体不锈钢与奥氏体不锈钢之间的焊接，将大幅降低产品的生产成本。2 试验条件及试验方案2.1 课题研究内容用mig、co2焊对409铁素体不锈钢与304奥氏体不锈钢进行单面焊双面成形对焊。在mig焊下，采用不同气体、不同焊丝焊接工艺进行试焊。分析在不同焊接工艺的情况下焊接接头的力学性能、金相组织。课题研究的主要内容如下：1）采用不同的焊接方法、不同的焊丝和不同的保护气体对1.5mm厚的304(0cr18ni9)和409(0cr11ti)进行焊接研究，比较出合适的焊接工艺参数。2） 对比分析各种焊接工艺焊接试样的焊缝宏观质量。3）几种焊接方法焊接后，分别对接头进行力学、金相组织观察等试验，并对焊接工艺进行评定。2.2 试验方案焊丝选用fcw308lt（e308l）型药芯焊丝与kws-308l（er308l）型实芯焊丝，直径统一为1.2mm。保护气体分别为3%o+97%ar、99.9%ar、co。通过对以上参数进行匹配得出五种试验方案，见表2-1。表2-1 试验方案试件编号 试件材料 焊接方法 焊接材料 保护气体 1 409+304 mag e-308l 3%o+97%ar 2 409+304 mig e-308l 99.9%ar 3 409+304 co e-308l co 4 409+304 mag er-308l ar+3%o2 5 409+304 mig er-308l 99.9%ar2.2.1 试验材料1 试验母材试验用尺寸为150mm300mm1.5mm的409铁素体不锈钢与304奥氏体不锈钢对接平焊，采用mig或co2焊接法。采用单面焊双面成型。304与409的主要化学成分及力学性能见表2-2，表2-3。表2-2 409不锈钢与304不锈钢主要化学成分钢种 c n cr mn si s p ti fe 409 0.01 0.016 11.00 0.30 0.34 0.001 0.019 0.20 余量 304 0.08 18.00 2.00 1.00 0.03 0.045 8.0 余量 20.0 11.0表2-3 409不锈钢与304不锈钢力学性能 钢种 屈服强度 mpa 抗拉强度mpa 断后伸长率a% 硬度hbs 409 241 413 32 120 304 205 502 40 2.保护气体及焊丝次试验所采用的保护气体分别为纯ar（99.9%）、co2、ar+3%o2混合气体。采用合理的比例和气流量，使保护效果达到最佳。此次试验所采用的不锈钢（实心/药芯）焊丝如表2-4所示。表2-4 不锈钢（实心/药芯）焊丝的化学成分23（质量分数，%）焊丝牌号cmnsipscrnimo其他er-308l0.0301.00-2.500.30-0.650.0300.03019.50-22.009.00-11.009.00-11.00-e-308l0.080.5-2.501.00.0400.03018.00-21.009.0-11.00.5cu:0.50焊丝根据不锈钢气体保护焊焊丝选择原则24，焊接用不锈钢焊丝与母材化学成分基本相近，只是焊丝的化学成分中cr、ni含量要比母材金属略高，而含碳量低于母材金属。这主要考虑到焊接过程中合金元素的烧损和提高焊接的耐腐蚀性能。通常所选用的焊接材料，应使焊后焊缝金属中含有一定量（其体积分数约2.5%-5.0%）的铁素体组织，以有利于减小焊接热烈纹倾向，也有利于防止晶间腐蚀；严格控制焊缝金属中的含碳量；焊缝中添加碳化物稳定合金元素或者焊后进行固溶或稳定化处理，可以防止晶间腐蚀的产生；为了避免工况高温下铁素体发生相转变，焊缝金属中铁素体数量不宜过高25。2.2.2 试验设备试验采用newasia生产的nb-350型igbt逆变co2/mag气体保护焊机进行mig、co2焊，施焊时采用夹具对试样夹紧，采用焊接自动小车代替人工施焊。图 2-1工装夹具及焊接自动行驶小车（b）焊接自动小车(a) 焊接工装夹具图2-2 nb-350焊机图2-3 nb-350焊接送丝机构电压调节旋钮电流调节旋钮2.2.3试样焊接试验采用单面焊双面成形对焊，焊接方式如图2-4图2-4 焊件对接图不同焊接方法、不同焊丝所采用的焊接工艺参数各不相同，本次课题选用了2种焊丝，每种焊丝所采用的保护气体成分又各不相同； mig/mag焊所采用的焊丝为er308l实芯焊丝和e308l药芯焊丝，保护气体分别为纯ar和ar+3%o2。焊接主要参数有焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊丝伸出长度、焊丝倾角、焊丝直径、保护气体的种类及其流量。参数选用依据：1） 焊接电流和电压根据焊件的厚度、焊缝熔深及焊缝熔宽来选择。根据电流匹配合适的电弧电压，从而形成合适的熔滴过渡形式及稳定的焊接过程。2） 在焊件厚度、焊接电流及电弧电压一定的情况下，需要仔细观察熔池状态来合理的对焊接速度进行调快调慢，速度调整不得超过1mm/s，焊缝熔深及熔宽均减小，焊缝单位长度上的焊丝熔敷量减小，焊缝余高将减小。焊接速度过高可能产生咬边。3） 焊丝伸出长度增加，其电阻热增加，焊丝的熔化速度增加。过长的焊丝伸出长度会造成低电弧热熔敷的焊缝金属，使焊缝成形不良，熔深减小，电弧不稳定。若伸出过短，电弧易烧导电嘴，金属飞溅易堵塞喷嘴。在短路过渡时，伸出长度在10mm。4） 保护气体的流量不应过大或过小，都会造成保护效果不好，对一定的孔径的喷嘴，都有一个合适的保护气体流量范围。5）焊接不锈钢时，采用1.2mm的焊丝、1.5mm的薄板。采用短路过渡形式.尽可能减小焊接电流，高的焊接速度。根据以上五点及多次预焊试验总结，最后得出焊缝成形良好的焊接参数见表2-3表2-3 焊接工艺参数 试件编号 电流 a 电压 v 焊接速度 mm/s 1 105 20 7 2 105 20 7 3 71 22 7.2 4 82 19 5.9 5 85 19 6.22.3试样检测2.3.1接头拉伸试验试样制备，在整个焊缝上选取焊接效果较好的一段，按照国家标准(gb/t 2651-2008/iso 4136:2001)取样及标记，取样采用了线切割方法。取样严格按照国家标准规定的尺寸进行，试验在wdw-50微机控制电子万能试验机上进行，拉伸试样简图及尺寸如图2-6所示。图2-5 wdw-50微机控制电子万能试验机图2-6 拉伸试验试样尺寸2.3.2接头的弯曲试验按照gb 2653-89有关规定取样标记，由于材料板厚为1.2mm小于10mm,因此依据国家标准，只能对焊缝进行正弯及背弯，不能进行侧弯，焊缝长度有限，所以也不能进行纵弯。弯曲式样尺寸及形状严格按照gb有关规定切取，采用圆形压头弯曲（三点弯曲）试验法。后在wdw-50微机控制电子万能试验机上进行弯曲试验。弯曲试样简图及尺寸如图2-7所示：图2-7 弯曲试样尺寸2.3.3接头金相腐蚀试验焊接金相与一般金相分析一样包括样品的制备、组织观察与鉴别以及照相等几个环节；其中金相样品的制备包括取样、镶嵌、标记、磨光与抛光、清洗及侵蚀等，侵蚀前样品一定要用显微镜检查，却认表面质量合格后才可进行侵蚀，此次试验采用化学侵蚀，侵蚀剂为王水，侵蚀完毕后用清水立即清洗后快速吹干。对焊接接头金相组织进行观察与分析。3 试验结果及分析3.1 焊缝成形宏观分析1) 由图3-1与3-2可知，使用混合气体保护比使用纯ar气体保护焊缝金属更亮，焊缝成形更均匀，咬边等缺陷更少。这是因为在纯ar中加入一定量（1%-5%）的o2，可以降低金属的粘度和表面张力，不易产生咬边等缺陷。加入一定量的o2可以克服阴极漂移现象，使焊缝成形规则、美观。 图3-2 纯氩气保护、药芯焊丝成形的焊缝 图3-1 混合气体保护、药芯焊丝成形的焊缝 b 反面a 正面2）图3-3的焊缝金属余高最低，熔宽最大。这是因为该焊缝的焊接电流最小，电压最大。根据电弧焊电弧自身调节系统的特点可知焊丝的融化速度与电流的大小成正比，所以该焊缝的余高最小。b反面 图3-3 co2气体保护、药芯焊丝成形的焊缝a正面b反面 图3-4 混合气体保护、实芯焊丝成形的焊缝a正面a正面 图3-5 纯氩气保护、实芯焊丝成形的焊缝b反面3） 由上图可知，药芯焊丝的焊缝成形比实心的要好。药芯焊丝焊的焊缝金属具有鲜明的金属光泽；焊缝鱼鳞纹比较致密、均匀；飞溅小。这是因为（1）由于药芯焊丝中加入了稳弧剂而使电流稳定燃烧，熔滴为均匀地喷射状过渡。所以飞溅很少，且飞溅颗粒很小。减少了清理焊缝的工时。（2） 药芯焊丝熔化时所产生的熔渣对于焊缝成形起着良好的保护。（3） 由于药芯焊丝的电流密度高，所以焊丝熔化速度快。在保护气体、焊接电流、焊接电压等参数不变时，采用药芯焊丝所形成的焊缝外观质量优于实芯焊丝。在焊接过程中，采用实芯焊丝的焊缝外观颜色没有金属光泽、鱼鳞纹间距较长且不均匀、焊缝余高较高，熔深不均匀。在使用同种焊丝时，使用混合气体保护所成形的焊缝要比纯氩气保护的焊缝成形要相对美观。co2保护气体药芯焊丝的焊缝成形质量低于纯ar保护气体药芯焊丝焊缝成形质量。就宏观焊缝质量讲，用97%ar+3%o2混合气体保护，使用药芯焊丝成形的焊缝质量最佳。3.2 拉伸、弯曲试验焊接接头试验材料均沿垂直于焊缝方向取样，按gb2651-89,gb2653-89,用wdw-50型微机控制电子万能试验机进行拉伸与弯曲实验。纯ar保护气体药芯焊丝焊缝试样断裂1纯ar保护气体药芯焊丝焊缝试样断裂1图3-8 纯ar保护气体药芯焊丝焊缝试样断裂纯ar保护气体实心焊丝焊缝试样断裂1纯ar保护气体实心焊丝焊缝试样断裂2图3-7 纯ar保护气体实心焊丝焊缝试样断裂混合保护气体药芯焊丝焊缝试样断裂2混合保护气体药芯焊丝焊缝试样断裂1图3-9 混合保护气体药芯焊丝焊缝试样断裂co2保护气体药芯焊丝焊缝试样断裂2co2保护气体药芯焊丝焊缝试样断裂1图3-10 co2保护气体药芯焊丝焊缝试样断裂混合保护气体实心焊丝焊缝试样断裂2混合保护气体药实心焊丝焊缝试样断裂1图3-11 混合保护气体实心焊丝焊缝试样断裂b背弯 图3-12 混合气体保护、药芯焊丝试样a正弯 图3-13纯氩气保护、药芯焊丝试样b背弯a正弯a正弯 图3-14 纯氩气保护、药芯焊丝试样b背弯a正弯 图3-15 co2气体保护、药芯焊丝试样b背弯a正弯 图3-16 混合气体保护、实芯焊丝试样 b背弯抗拉强度计算：1）强度极限的计算公式：b = fb/a0 a0=a*b=1.5mm10mm=15mm2拉伸试验及弯曲试验结果如表3-1 表3-1 拉伸与弯曲数据 试件 拉伸试样1 拉伸试样2 弯曲（a=180） 编号 抗拉强度(mpa)断裂位置 抗拉强度(mpa) 断裂位置 正弯 背弯 1 386.5 409侧 379.9 409侧 完好 完好 2 388 409侧 388.4 409侧 完好 完好 3 387.4 409侧 396.9 409侧 完好 完好 4 375.2 409侧 371.7 409侧 完好 完好 5 371.6 409侧 369.7 409侧 完好 完好 拉伸试验所有试样断裂位置在409母材上，说明焊缝金属抗拉性能优良，强度匹配。弯曲试验时正弯、背弯的弯曲角均为180。从表中可看出，弯曲后均未发现裂纹，说明焊接接头弯曲性能很好。使用co2保护气体药芯焊丝的式样抗拉强度为392.2mpa，使用纯ar保护气体药芯焊丝的式样抗拉强度为388.2mpa。两者的抗拉强度基本一致。所有试样断口呈45度，并出现缩颈，为塑性断裂。3.3显微组织及分析 用线切割在五块试样板上各取1、2、3、4、5 五块20mmx10mm的试样，试验表面均用水砂纸从800号磨到2000号进行抛光。用每号砂纸时，只磨一个方向，磨到以消除上一过程的裂纹痕迹为宜。换大号砂纸时，旋转90度覆盖上一层产生的划痕。在抛光机上，均匀的喷上抛光剂，直至观察到一个明亮的镜面为宜。试验采用王水（硝酸与盐酸的质量分数比为1:3）的强腐蚀溶液。用清水将抛光面洗净，然后用酒精洗净。然后用王水腐蚀，保持10秒，再用清水冲洗，酒精洗，吹干。用金相显微镜观察，如看到组织，与标准组织有相似或者具有表现的特征为宜。在观察的基础上选用100倍，400倍对母材，热影响区，熔合区，焊缝，各拍数张以便观察。试样金相图谱如下： 图3-17 409母材 图3-18 304母材图3-17金相图为网状铁素体组织，图3-18为粒状奥氏体组织,放大倍数为100倍。铁素体的强度、硬度都比奥氏体，所以409铁素体不锈钢母材的抗拉强度低于304奥氏体不锈钢母材的抗拉强度。图3-19 试样1 409侧熔合区 图3-20 试样1,304侧熔合区100x焊缝母材焊缝母材放大倍数为100倍。图3-19为试样1熔合区显微组织放大100倍图，左下区域为热影响区，右上区域为焊缝组织。焊缝金属组织基体为奥氏体，黑色为板条状铁素体。这种组织具有很好的抗拉性能。在熔合区有回火马氏体产生，这种组织使得熔合区的抗拉性能增大，甚至超过母材。图3-20左侧为母材组织，右上侧焊缝组织。放大倍数为100倍。图3-21 试样2,409侧熔合区 图3-22 试样2,304侧熔合区母材母材焊缝焊缝图3-21为试样2 409侧熔合区显微组织放大100倍图。在409侧熔合区为铁素体组织加马氏体组织，晶粒粗大不如试样1。图3-22为304侧基体为奥氏体组织，有残余的铁素体组织。放大倍数为100倍。图3-23 试样3,409侧熔合区 图3-24 试样3,304侧熔合区母材焊缝母材焊缝图3-23为试样3 409侧熔合区显微组织放大100倍图左侧为焊缝，组织为马氏体和铁素体，右侧为母材，组织为铁素体，有少量沉淀。图3-24为304侧熔合区显微组织。左边为母材组织奥氏体，右侧为焊缝组织。放大倍数为100倍。图3-25 试样4,409侧焊缝熔合区 图3-26 试样4,304侧焊缝熔合区母材焊缝母材焊缝图3-25为试样4 409侧熔合区显微组织放大100倍图。在409侧熔合区为铁素体组织，但沉淀较多，易出现脆化等缺陷。在热影响区产生了回火马氏体。图3-26为304侧为奥氏体组织，与母材相比晶粒稍大。放大倍数为100倍。图3-26 试样5 409侧熔合区 图3-27试样5,304侧熔合区显微组织100x焊缝母材母材焊缝图3-26、3-27为试样5两侧熔合区显微组织放大100倍图。在409侧为铁素体组织，晶粒为五组试样中最大的。出现马氏体组织，但晶粒较大。304侧位奥氏体组织，但在左上方出现晶粒粗大的奥氏体。放大倍数为100倍。图3-28 试样1焊缝区 图3-29试样2焊缝区图3-28为试样基体为奥氏体，黑色块状为铁素体；图3-29基体为奥氏体，黑色条状为铁素体组织。图3-30试样3焊缝区 图3-31试样4焊缝区放大倍数为400倍。图3-30基体为奥氏体，组织比较均匀，黑色树枝状组织为铁素体；图3-31为奥氏体组织和各种形状的铁素体组织，放大倍数为400倍 图3-32试样5焊缝区 图3-33试样2 409侧热影响区图3-32焊缝区基体为奥氏体，黑色树枝状为铁素体；组织基本均匀一致；图3-33左侧为409母材组织，右侧为焊缝，热影响区为粗大的铁素体和黑色的碳化物颗。放大倍数为100倍。图3-34试样3409侧热影响区 图3-35试样3 304侧热影响区 图3-34左侧为焊缝，右侧为409母材组织，热影响区为粗大的铁素体和黑色的马氏体；图3-35左侧为焊缝，右侧为304母材组织，热影响区基体为奥氏体组织，细小的块状为铁素体，焊接热循环对晶粒长大影响不是很严重。放大倍数为100倍。可看到在焊缝区组织为奥氏体和铁素体组织，铁素体的存在打乱了奥氏体组织的柱状结晶方向。在304侧haz组织为柱状奥氏体晶粒，焊缝的强度比304侧haz强度高。在409侧的焊接热影响区出现了回火马氏体组织，使得haz的强度增大，甚至超过了409母材。所以做拉伸试验时断口在409侧母材区。4 结论本文对409铁素体不锈钢与304奥氏体不锈钢的焊接进行了研究，得出如下结论：1）在五种焊接工艺中使用ar+3%o2保护气体er-308l(h00cr21ni10)药芯焊丝采用电流105a、电压20v、焊接速度7mm/s的焊接规范所焊焊缝成形最好。2） 使用上述五种焊接工艺所得409铁素体不锈钢与304奥氏体不锈钢的焊缝金属过渡合适，强度匹配。拉伸试验断裂位置在409母材处。焊缝未发现裂纹，强度和塑性良好。获得了很好的焊接效果。3） 在使用药芯焊丝