在(zai)價(jia)格低廉的(de)(de)低碳鋼(gang)上堆(dui)焊耐蝕(shi)(shi)合(he)金(jin)，大多采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)帶極(ji)埋弧(hu)堆(dui)焊的(de)(de)方(fang)法實施。20世紀70年(nian)代國(guo)外發(fa)明了用(yong)(yong)(yong)(yong)帶極(ji)電渣堆(dui)焊技術，具有熔(rong)敷(fu)率高、稀釋率低、焊縫(feng)成形(xing)好等優點，近年(nian)來在(zai)工業發(fa)達的(de)(de)國(guo)家(jia)得(de)到廣(guang)泛的(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)(yong)。采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)帶極(ji)電渣堆(dui)焊（ESW）和(he)帶極(ji)埋弧(hu)焊（SAW）兩(liang)種不同的(de)(de)方(fang)法在(zai)Q235母材上熔(rong)敷(fu)不銹鋼(gang)層，對堆(dui)焊金(jin)屬的(de)(de)電化學腐(fu)蝕(shi)(shi)及晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)(shi)性能(neng)進行了比(bi)較(jiao)。
一、試驗設(she)備和材(cai)料
試驗設備采用MZ-1000電源和FD11-200T平(ping)焊(han)小車配帶極堆焊(han)機頭(tou)。
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(shi)體(ti)不銹鋼焊帶。堆焊試板和不銹鋼(gang)焊帶的化學成分見表5-67。
二、堆(dui)焊工藝及腐蝕試驗
1. 帶極堆焊層金屬的(de)制備與工藝
堆焊(han)參數(shu)是：焊(han)接電流338～380A，初始電壓(ya)26～30V，焊(han)接速度(du)4～8m／h，在Q235母(mu)材上分別(bie)進行帶極電渣堆焊(han)和(he)帶極埋(mai)弧堆焊(han)。利(li)用 Bruker Elmental 直讀光譜儀(yi)對堆焊(han)層金屬進行成(cheng)分分析，結果見表5-68。
注：SAW為(wei)帶(dai)極電弧堆焊(han)，ESW為(wei)帶(dai)極電渣(zha)堆焊(han)。
2. 電化學腐(fu)蝕試(shi)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
晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)試(shi)(shi)樣的(de)制備方法與電化(hua)學腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)試(shi)(shi)樣相(xiang)同。試(shi)(shi)驗(yan)按國(guo)家標(biao)準GB／T 4334-2008《金(jin)屬和合金(jin)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi) 不(bu)銹鋼晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)試(shi)(shi)驗(yan)方法》進行，晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)狀況(kuang)采(cai)用XJG-05大(da)型(xing)金(jin)相(xiang)顯微鏡(jing)觀察。
三、試驗結果
1. 電化學腐蝕試(shi)驗(yan)結果
腐(fu)蝕(shi)性能(neng)特性值見表(biao)5-69。從表(biao)中可知(zhi)，3種堆焊(han)層(ceng)金屬(shu)(shu)的(de)(de)金屬(shu)(shu)的(de)(de)自(zi)腐(fu)蝕(shi)電(dian)位(wei)約為-433mV，母材的(de)(de)自(zi)腐(fu)蝕(shi)電(dian)位(wei)為-480mV；兩種帶極(ji)電(dian)渣堆焊(han)層(ceng)金屬(shu)(shu)的(de)(de)自(zi)腐(fu)蝕(shi)電(dian)流接近于0.17mA，遠小于帶極(ji)埋弧堆焊(han)金屬(shu)(shu)0.44mA和母材的(de)(de)1.12mA；以(yi)此判斷，帶極(ji)電(dian)渣堆焊(han)層(ceng)金屬(shu)(shu)的(de)(de)耐蝕(shi)性比帶極(ji)埋弧堆焊(han)層(ceng)金屬(shu)(shu)和母材好。
從表(biao)5-69也可知(zhi)，在(zai)5％HCI溶(rong)(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)，堆(dui)焊(han)層(ceng)(ceng)金屬的(de)自腐(fu)蝕電位(wei)約為-440mV，高于(yu)(yu)母材-492mV；其(qi)自腐(fu)蝕電流(liu)接近于(yu)(yu)0.48mA，遠低(di)于(yu)(yu)母材1.22mA。因此，在(zai)5％HCI溶(rong)(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)，堆(dui)焊(han)層(ceng)(ceng)金屬的(de)抗(kang)腐(fu)蝕能力大致相(xiang)同。
2. 晶間腐蝕試(shi)驗結果與分(fen)析
堆焊(han)金(jin)屬在10％草酸溶液中(zhong)浸蝕(shi)(shi)后的(de)金(jin)相(xiang)(xiang)組織形貌上可(ke)以看出：當焊(han)接(jie)速度越(yue)小(xiao)時(shi)，帶極電渣(zha)堆焊(han)層金(jin)屬金(jin)相(xiang)(xiang)晶粒(li)越(yue)粗大(da)，被網(wang)狀分(fen)布的(de)腐蝕(shi)(shi)溝(gou)包(bao)圍(wei)的(de)晶粒(li)越(yue)多，部分(fen)晶粒(li)被腐蝕(shi)(shi)溝(gou)包(bao)圍(wei)的(de)晶內有凹(ao)坑；相(xiang)(xiang)反(fan)，隨著焊(han)接(jie)速度的(de)加快，晶粒(li)變(bian)得細小(xiao)，被網(wang)狀分(fen)布的(de)腐蝕(shi)(shi)溝(gou)包(bao)圍(wei)的(de)晶粒(li)越(yue)少。
造成(cheng)(cheng)堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)金屬(shu)層金屬(shu)晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕程度(du)不同的(de)(de)(de)原因是采(cai)用帶(dai)(dai)極(ji)埋弧(hu)堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)技術，熔化(hua)焊(han)(han)(han)材和母(mu)材所需(xu)要的(de)(de)(de)熱(re)量是由中心軸溫度(du)可(ke)達上萬度(du)的(de)(de)(de)電(dian)弧(hu)產生，得到的(de)(de)(de)堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)金屬(shu)碳(tan)含量高，鉻(ge)含量低，從而造成(cheng)(cheng)帶(dai)(dai)極(ji)埋弧(hu)堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)層金屬(shu)抗晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕性能(neng)下降。在帶(dai)(dai)極(ji)電(dian)渣(zha)堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)工藝(yi)中，熔化(hua)焊(han)(han)(han)材和母(mu)材所需(xu)要的(de)(de)(de)熱(re)量由溫度(du)為2300℃左右的(de)(de)(de)熔融態渣(zha)池供給(gei)，形成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)晶(jing)粒較細(xi)小(xiao)，因此單(dan)位體積的(de)(de)(de)晶(jing)界面積小(xiao)，導致(zhi)晶(jing)界形成(cheng)(cheng)貧(pin)鉻(ge)區的(de)(de)(de)傾向變小(xiao)；另一方面，帶(dai)(dai)極(ji)電(dian)渣(zha)堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)層金屬(shu)的(de)(de)(de)碳(tan)含量低，鉻(ge)含量高，這種“低碳(tan)高鉻(ge)”減少了(le)(le)鉻(ge)的(de)(de)(de)碳(tan)化(hua)物在晶(jing)界的(de)(de)(de)析(xi)出，從而保證了(le)(le)帶(dai)(dai)極(ji)電(dian)渣(zha)堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)層具有(you)良好的(de)(de)(de)抗晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕性能(neng)。
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。
