在價格低廉的(de)(de)低碳鋼上堆焊耐(nai)蝕合金，大多采用帶極(ji)埋弧堆焊的(de)(de)方(fang)法實(shi)施。20世紀70年代國外發明了(le)用帶極(ji)電(dian)渣堆焊技(ji)術，具有熔敷(fu)率高、稀釋率低、焊縫成形好等優點(dian)，近年來在工業發達(da)的(de)(de)國家得(de)到廣泛的(de)(de)應用。采用帶極(ji)電(dian)渣堆焊（ESW）和帶極(ji)埋弧焊（SAW）兩種不同的(de)(de)方(fang)法在Q235母(mu)材上熔敷(fu)不銹鋼層，對堆焊金屬的(de)(de)電(dian)化學腐蝕及晶間腐蝕性能進行了(le)比較(jiao)。
一、試驗設備和材(cai)料(liao)
試(shi)驗設(she)備采用MZ-1000電源和FD11-200T平焊小車配(pei)帶(dai)極堆焊機頭。
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(xiu)鋼焊帶。堆焊試板和不銹鋼焊帶的化學成分見表5-67。
二(er)、堆焊工藝及(ji)腐蝕試驗
1. 帶極堆焊(han)層金屬的制備與(yu)工藝
堆(dui)(dui)焊(han)參(can)數是：焊(han)接(jie)電流(liu)338～380A，初始電壓26～30V，焊(han)接(jie)速度4～8m／h，在Q235母(mu)材(cai)上(shang)分別進(jin)(jin)行(xing)帶極電渣(zha)堆(dui)(dui)焊(han)和(he)帶極埋(mai)弧堆(dui)(dui)焊(han)。利(li)用 Bruker Elmental 直讀光譜儀對堆(dui)(dui)焊(han)層(ceng)金屬(shu)進(jin)(jin)行(xing)成分分析，結果見表5-68。
注：SAW為帶(dai)極電弧堆焊，ESW為帶(dai)極電渣堆焊。
2. 電化(hua)學腐(fu)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(shi)試驗
晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)試樣的制備方法與電化學腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)試樣相(xiang)同(tong)。試驗(yan)按國(guo)家(jia)標(biao)準GB／T 4334-2008《金屬(shu)和(he)合金的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi) 不(bu)銹鋼晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)試驗(yan)方法》進行，晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)狀況采用XJG-05大(da)型(xing)金相(xiang)顯微鏡(jing)觀察(cha)。
三(san)、試驗(yan)結果(guo)
1. 電化學腐蝕試(shi)驗(yan)結果
腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能特性(xing)值見(jian)表(biao)5-69。從表(biao)中(zhong)可知，3種堆(dui)焊(han)(han)層金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)自(zi)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)位(wei)約為-433mV，母材(cai)的(de)自(zi)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)位(wei)為-480mV；兩種帶(dai)極電(dian)渣(zha)堆(dui)焊(han)(han)層金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)自(zi)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)流(liu)接近于(yu)0.17mA，遠小于(yu)帶(dai)極埋(mai)弧(hu)堆(dui)焊(han)(han)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)0.44mA和(he)母材(cai)的(de)1.12mA；以此判斷，帶(dai)極電(dian)渣(zha)堆(dui)焊(han)(han)層金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)比帶(dai)極埋(mai)弧(hu)堆(dui)焊(han)(han)層金(jin)(jin)屬(shu)(shu)和(he)母材(cai)好。
從表5-69也可知，在5％HCI溶液中，堆焊層金屬的自腐蝕(shi)(shi)電(dian)位約為-440mV，高(gao)于母材-492mV；其自腐蝕(shi)(shi)電(dian)流(liu)接近于0.48mA，遠(yuan)低(di)于母材1.22mA。因此，在5％HCI溶液中，堆焊層金屬的抗腐蝕(shi)(shi)能力(li)大致相同。
2. 晶間(jian)腐蝕試驗結(jie)果與分析(xi)
堆焊(han)(han)金屬在10％草酸溶液中浸(jin)蝕(shi)后的(de)(de)金相組織形貌上可(ke)以看出：當(dang)焊(han)(han)接(jie)速度越(yue)小時，帶極電(dian)渣堆焊(han)(han)層金屬金相晶(jing)粒(li)越(yue)粗大，被網(wang)狀分(fen)布(bu)的(de)(de)腐蝕(shi)溝(gou)包圍的(de)(de)晶(jing)粒(li)越(yue)多，部分(fen)晶(jing)粒(li)被腐蝕(shi)溝(gou)包圍的(de)(de)晶(jing)內有(you)凹坑；相反，隨著焊(han)(han)接(jie)速度的(de)(de)加快，晶(jing)粒(li)變得細小，被網(wang)狀分(fen)布(bu)的(de)(de)腐蝕(shi)溝(gou)包圍的(de)(de)晶(jing)粒(li)越(yue)少。
造(zao)成(cheng)堆(dui)焊金(jin)屬(shu)層(ceng)金(jin)屬(shu)晶間腐(fu)蝕程度不同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原因是(shi)采用帶(dai)極(ji)埋弧堆(dui)焊技術，熔(rong)化焊材(cai)(cai)和母材(cai)(cai)所需要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱量(liang)是(shi)由(you)中心軸溫度可達上萬(wan)度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電弧產生，得到的(de)(de)(de)(de)(de)(de)堆(dui)焊金(jin)屬(shu)碳含量(liang)高(gao)，鉻(ge)(ge)(ge)含量(liang)低(di)，從而(er)造(zao)成(cheng)帶(dai)極(ji)埋弧堆(dui)焊層(ceng)金(jin)屬(shu)抗晶間腐(fu)蝕性能下降(jiang)。在帶(dai)極(ji)電渣堆(dui)焊工(gong)藝中，熔(rong)化焊材(cai)(cai)和母材(cai)(cai)所需要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱量(liang)由(you)溫度為2300℃左(zuo)右的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)融態渣池供給，形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶粒較細小(xiao)，因此單位(wei)體積的(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶界面積小(xiao)，導致(zhi)晶界形(xing)成(cheng)貧鉻(ge)(ge)(ge)區的(de)(de)(de)(de)(de)(de)傾向變(bian)小(xiao)；另一方面，帶(dai)極(ji)電渣堆(dui)焊層(ceng)金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳含量(liang)低(di)，鉻(ge)(ge)(ge)含量(liang)高(gao)，這(zhe)種“低(di)碳高(gao)鉻(ge)(ge)(ge)”減少(shao)了鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳化物在晶界的(de)(de)(de)(de)(de)(de)析(xi)出，從而(er)保證了帶(dai)極(ji)電渣堆(dui)焊層(ceng)具有良好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗晶間腐(fu)蝕性能。
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。
