在價(jia)格(ge)低(di)廉的(de)(de)低(di)碳鋼(gang)上(shang)堆焊(han)耐蝕合金，大多(duo)采用帶極埋(mai)弧(hu)堆焊(han)的(de)(de)方(fang)(fang)法(fa)實施。20世紀70年代(dai)國(guo)外(wai)發明(ming)了(le)用帶極電渣堆焊(han)技術，具有熔敷率高(gao)、稀釋率低(di)、焊(han)縫成形好等優點，近年來(lai)在工業(ye)發達(da)的(de)(de)國(guo)家得(de)到廣泛的(de)(de)應用。采用帶極電渣堆焊(han)（ESW）和帶極埋(mai)弧(hu)焊(han)（SAW）兩(liang)種不同的(de)(de)方(fang)(fang)法(fa)在Q235母材上(shang)熔敷不銹鋼(gang)層，對堆焊(han)金屬的(de)(de)電化學腐(fu)蝕及晶間腐(fu)蝕性能(neng)進(jin)行了(le)比(bi)較。
一、試(shi)驗(yan)設備和材(cai)料
試驗設備采用MZ-1000電源和FD11-200T平(ping)焊(han)小車(che)配帶極堆焊(han)機頭。
母材為低碳鋼Q235，尺寸為400mm×200mm×10mm。焊接材料選用自行研制的帶極電渣堆焊用燒結焊劑、熔煉焊劑HJ431和尺寸為25mm×0.4mm的奧氏體不銹鋼(gang)焊帶。堆焊試板和不銹(xiu)鋼焊(han)帶的化學成分見表5-67。
二、堆焊工藝及腐蝕試驗(yan)
1. 帶極堆焊層金屬的(de)制(zhi)備與工藝
堆焊(han)參(can)數是：焊(han)接電流338～380A，初(chu)始(shi)電壓26～30V，焊(han)接速(su)度4～8m／h，在Q235母(mu)材上分(fen)(fen)(fen)別(bie)進行(xing)帶極電渣堆焊(han)和帶極埋(mai)弧堆焊(han)。利用(yong) Bruker Elmental 直(zhi)讀光譜儀對堆焊(han)層(ceng)金(jin)屬進行(xing)成分(fen)(fen)(fen)分(fen)(fen)(fen)析，結(jie)果見表5-68。
注：SAW為帶極(ji)電弧堆焊(han)，ESW為帶極(ji)電渣(zha)堆焊(han)。
2. 電化學腐蝕試驗
電化學腐蝕試樣的制取是在金屬的中間位置處，從表面刨去2mm，采用線切割方法截取10mmx10mmx3mm試樣。選用PS-268A型化學測量儀，電極采用參比甘汞電極、輔助鉑電極和工作電極構成的三電極體系。試驗在室溫下進行測定，腐蝕液選用質量分數為9.8％H2SO4溶液或5％HCI溶液，采樣周期為1s，以60mV／min的速度進行掃描，對電流和電位進行采集。
3. 晶間腐蝕試驗
晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)試(shi)(shi)樣的制備方(fang)法與(yu)電化學腐(fu)蝕(shi)試(shi)(shi)樣相同(tong)。試(shi)(shi)驗按國家標準(zhun)GB／T 4334-2008《金屬(shu)和合金的腐(fu)蝕(shi) 不銹鋼晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)試(shi)(shi)驗方(fang)法》進(jin)行，晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)狀況采用XJG-05大(da)型金相顯(xian)微鏡(jing)觀(guan)察。
三、試驗結果(guo)
1. 電化學腐蝕試驗結果
腐(fu)蝕性(xing)能特性(xing)值(zhi)見表(biao)(biao)5-69。從表(biao)(biao)中可知，3種堆(dui)焊(han)(han)層(ceng)金(jin)(jin)屬的金(jin)(jin)屬的自腐(fu)蝕電位(wei)約為-433mV，母(mu)材(cai)的自腐(fu)蝕電位(wei)為-480mV；兩(liang)種帶極(ji)電渣堆(dui)焊(han)(han)層(ceng)金(jin)(jin)屬的自腐(fu)蝕電流接近于(yu)0.17mA，遠小于(yu)帶極(ji)埋弧堆(dui)焊(han)(han)金(jin)(jin)屬0.44mA和(he)(he)母(mu)材(cai)的1.12mA；以此(ci)判斷(duan)，帶極(ji)電渣堆(dui)焊(han)(han)層(ceng)金(jin)(jin)屬的耐蝕性(xing)比(bi)帶極(ji)埋弧堆(dui)焊(han)(han)層(ceng)金(jin)(jin)屬和(he)(he)母(mu)材(cai)好(hao)。
從表(biao)5-69也可知(zhi)，在5％HCI溶液(ye)(ye)中(zhong)，堆(dui)焊層金屬的自(zi)腐蝕電位約為-440mV，高(gao)于(yu)母材-492mV；其自(zi)腐蝕電流接近于(yu)0.48mA，遠低于(yu)母材1.22mA。因此(ci)，在5％HCI溶液(ye)(ye)中(zhong)，堆(dui)焊層金屬的抗腐蝕能(neng)力大(da)致相同。
2. 晶間腐蝕(shi)試驗(yan)結果與分(fen)析
堆焊金屬在10％草酸溶液(ye)中浸蝕(shi)(shi)后的金相(xiang)組織形(xing)貌上可以看出(chu)：當焊接速度越(yue)(yue)小(xiao)時(shi)，帶(dai)極(ji)電渣堆焊層金屬金相(xiang)晶粒(li)越(yue)(yue)粗(cu)大，被(bei)網(wang)(wang)狀(zhuang)(zhuang)分布的腐(fu)蝕(shi)(shi)溝(gou)包(bao)圍(wei)的晶粒(li)越(yue)(yue)多，部分晶粒(li)被(bei)腐(fu)蝕(shi)(shi)溝(gou)包(bao)圍(wei)的晶內有凹坑；相(xiang)反(fan)，隨著焊接速度的加快，晶粒(li)變得(de)細小(xiao)，被(bei)網(wang)(wang)狀(zhuang)(zhuang)分布的腐(fu)蝕(shi)(shi)溝(gou)包(bao)圍(wei)的晶粒(li)越(yue)(yue)少。
造成堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)金(jin)(jin)屬(shu)層(ceng)金(jin)(jin)屬(shu)晶間(jian)腐蝕程度(du)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)原因是采用帶極(ji)(ji)(ji)埋弧(hu)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)技(ji)術，熔化(hua)(hua)焊(han)(han)(han)材(cai)(cai)和母材(cai)(cai)所需(xu)要的(de)(de)(de)(de)熱(re)量(liang)是由(you)中心軸(zhou)溫(wen)度(du)可達上萬度(du)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)弧(hu)產生，得(de)到的(de)(de)(de)(de)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)金(jin)(jin)屬(shu)碳含(han)量(liang)高(gao)，鉻(ge)含(han)量(liang)低(di)(di)(di)，從(cong)而(er)造成帶極(ji)(ji)(ji)埋弧(hu)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)層(ceng)金(jin)(jin)屬(shu)抗晶間(jian)腐蝕性(xing)能下降。在帶極(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)渣堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)工藝中，熔化(hua)(hua)焊(han)(han)(han)材(cai)(cai)和母材(cai)(cai)所需(xu)要的(de)(de)(de)(de)熱(re)量(liang)由(you)溫(wen)度(du)為2300℃左右的(de)(de)(de)(de)熔融態渣池(chi)供給，形成的(de)(de)(de)(de)晶粒較(jiao)細小(xiao)(xiao)，因此單位(wei)體(ti)積的(de)(de)(de)(de)晶界(jie)面積小(xiao)(xiao)，導致晶界(jie)形成貧鉻(ge)區的(de)(de)(de)(de)傾向變小(xiao)(xiao)；另一方面，帶極(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)渣堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)層(ceng)金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)碳含(han)量(liang)低(di)(di)(di)，鉻(ge)含(han)量(liang)高(gao)，這(zhe)種“低(di)(di)(di)碳高(gao)鉻(ge)”減(jian)少了(le)鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)碳化(hua)(hua)物(wu)在晶界(jie)的(de)(de)(de)(de)析出，從(cong)而(er)保(bao)證了(le)帶極(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)渣堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)層(ceng)具有良好(hao)的(de)(de)(de)(de)抗晶間(jian)腐蝕性(xing)能。
由此可知，堆焊金屬層的抗晶間腐蝕程度的優劣順序為ESWv=8m/h>ESWv=4m/h>SAWv=8m/h，帶極電渣堆焊層金屬的抗晶間腐蝕性能優于帶極埋弧堆焊層金屬，此結果與9.8％H2SO4溶液中的電化學腐蝕結果相吻合。
