近年來研發的一種新型高純度鐵素體不(bu)銹鋼，其成分特點為超低碳（C＋N）及中Cr（質量分數為18％），同時添加了少量的合金元素Nb（質量分數為0.45％～0.50％）及Ti（質量分數約為0.15％）以實現Cr的雙穩定化；其組織特點為單相鐵素體組織，高溫到室溫無組織轉變；性能特點除了具有良好的耐蝕性外，同時還具有良好的力學性能。與奧氏體不銹鋼，相比，鐵素體不銹鋼導熱性好，熱脹系數小，且具有更好的經濟性。但使用成品的厚度一般都小于3mm，該鋼需經焊接加工時，厚度限制范圍更小，一般小于2mm。
某(mou)鋼(gang)生產的022Cr18NbTi，厚為1.5mm冷軋(ya)退火鋼(gang)板，對其(qi)(qi)進行焊接工藝考核。其(qi)(qi)化學(xue)成(cheng)分(fen)和(he)力(li)學(xue)性能見(jian)表(biao)4-9和(he)表(biao)4-10。
1. 焊接參數的選定
焊(han)(han)接方法采用鎢極(ji)氬弧焊(han)(han)，鎢極(ji)直徑為2.4mm，I形坡口水平對接焊(han)(han)，氬氣(qi)流量為8～10L/min，電源(yuan)極(ji)性(xing)為直流正(zheng)接。定(ding)(ding)位焊(han)(han)后進(jin)行連續焊(han)(han)接，選(xuan)擇不同焊(han)(han)接參數（見表4-11）來(lai)確定(ding)(ding)良(liang)好(hao)的焊(han)(han)接接頭力學(xue)性(xing)能和組(zu)織。
2. 對焊(han)接接頭(tou)進行分析
a. 焊接(jie)接(jie)頭力(li)學(xue)性能檢測(ce)：
按(an)有(you)關標準執行，焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭室(shi)溫拉(la)伸(shen)試(shi)驗(yan)結果見(jian)表(biao)(biao)4-12，可(ke)以(yi)看(kan)出：3號(hao)試(shi)樣(yang)由于(yu)(yu)焊(han)(han)接(jie)時添(tian)加了焊(han)(han)絲，焊(han)(han)縫(feng)(feng)有(you)余(yu)高，因此抗(kang)靜載荷能力強(qiang)，斷裂(lie)位置在母材；1號(hao)和(he)2號(hao)試(shi)樣(yang)均斷裂(lie)于(yu)(yu)焊(han)(han)縫(feng)(feng)，其斷裂(lie)強(qiang)度(du)不(bu)小于(yu)(yu)母材95％。從表(biao)(biao)4-12中(zhong)還(huan)可(ke)以(yi)看(kan)出3個(ge)試(shi)樣(yang)熱影響區粗晶區的(de)硬度(du)值與母材相比變(bian)化不(bu)大。室(shi)溫彎曲試(shi)驗(yan)：焊(han)(han)縫(feng)(feng)位于(yu)(yu)試(shi)樣(yang)中(zhong)心，彎曲直徑為(wei)2倍(bei)試(shi)樣(yang)厚度(du)，彎曲角度(du)為(wei)180°。各個(ge)試(shi)樣(yang)的(de)面(mian)彎和(he)背彎試(shi)樣(yang)都(dou)合(he)格(ge)，未出現裂(lie)紋，表(biao)(biao)明焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭具有(you)良好的(de)抗(kang)彎性能，其對晶粒度(du)不(bu)敏感(gan)。
b. 焊接(jie)接(jie)頭(tou)室溫金(jin)相(xiang)組(zu)織(zhi)：
通(tong)過對(dui)比可以發(fa)現，1號(hao)試(shi)樣(yang)焊(han)(han)(han)縫(feng)和熱(re)影響(xiang)區(qu)(qu)的(de)(de)粗(cu)(cu)晶(jing)區(qu)(qu)和細晶(jing)區(qu)(qu)的(de)(de)晶(jing)粒(li)(li)(li)都特別(bie)粗(cu)(cu)大，粗(cu)(cu)晶(jing)區(qu)(qu)的(de)(de)晶(jing)粒(li)(li)(li)度(du)達0～1級。2號(hao)試(shi)樣(yang)熱(re)影響(xiang)區(qu)(qu)的(de)(de)粗(cu)(cu)晶(jing)區(qu)(qu)和細晶(jing)區(qu)(qu)的(de)(de)晶(jing)粒(li)(li)(li)尺寸(cun)與1號(hao)試(shi)樣(yang)相比顯著減(jian)小(xiao)，晶(jing)粒(li)(li)(li)度(du)為4級。3號(hao)試(shi)樣(yang)由于填充了E308L奧氏(shi)體(ti)焊(han)(han)(han)絲(si)(si)，焊(han)(han)(han)縫(feng)區(qu)(qu)可以大致分為兩部分，一是位于表(biao)層的(de)(de)奧氏(shi)體(ti)區(qu)(qu)，熔(rong)合比小(xiao)，組織(zhi)為奧氏(shi)體(ti)焊(han)(han)(han)態(tai)組織(zhi)；二是位于焊(han)(han)(han)縫(feng)根部的(de)(de)鐵素體(ti)區(qu)(qu)，熔(rong)合比大，組織(zhi)為粗(cu)(cu)大的(de)(de)柱狀晶(jing)，晶(jing)粒(li)(li)(li)生長(chang)方向朝焊(han)(han)(han)縫(feng)表(biao)面而(er)不是熱(re)影響(xiang)區(qu)(qu)，焊(han)(han)(han)接熱(re)影響(xiang)區(qu)(qu)晶(jing)粒(li)(li)(li)尺寸(cun)較小(xiao)，晶(jing)粒(li)(li)(li)度(du)在3～4級之間，且寬度(du)較窄(zhai)。另外，還觀(guan)察到(dao)3號(hao)試(shi)樣(yang)沒有明顯的(de)(de)熱(re)影響(xiang)區(qu)(qu)粗(cu)(cu)晶(jing)區(qu)(qu)的(de)(de)過渡區(qu)(qu)，表(biao)明添加奧氏(shi)體(ti)焊(han)(han)(han)絲(si)(si)對(dui)改善接頭組織(zhi)，提高力學性能是有益的(de)(de)。
眾(zhong)所周知，鐵(tie)素體(ti)(ti)不銹鋼晶粒(li)受熱(re)易(yi)粗化，在焊接(jie)(jie)熱(re)循環過程中，熱(re)影響區晶粒(li)不可避免地(di)長大而(er)使性能下降。對于(yu)022Cr18NbTi鐵(tie)素體(ti)(ti)不銹鋼焊接(jie)(jie)而(er)言，焊接(jie)(jie)參數可調范圍(wei)比較窄，不但要(yao)嚴(yan)格控制(zhi)焊接(jie)(jie)熱(re)輸入，而(er)且要(yao)控制(zhi)焊接(jie)(jie)電流處(chu)于(yu)一個較低的水(shui)平。
