铁素体不锈钢焊接工艺及焊接接头腐蚀行为研究

论文摘要

铁素体不锈钢的含铬量一般在11%～30%之间,具有体心立方晶体结构,除了具有良好的强度、磁性和耐磨性能外,还具有中等的耐腐蚀性能,特别是耐氯化物应力腐蚀和点蚀的性能优异,是船舶、车辆、家用电器、厨房设备以及建筑装饰等行业常用的金属材料。本文研究了不同的焊接方法对铁素体不锈钢焊接接头组织与性能的影响。此外还研究了不同的腐蚀介质对铁素体钢焊接接头耐点蚀性能及电化学腐蚀性能的影响。对1mm厚铁素体不锈钢薄板进行了钨极氩弧焊实验研究,结果表明:焊接接头由热影响区、熔合区和焊缝区三部分组成。随着焊接热输入的增加,焊接热影响区的粗晶区和焊缝区中铁素体晶粒明显粗化,改变了焊接接头的强度和塑性。铁素体不锈钢中加入少量的铌元素,通过钉扎晶界和拖曳晶界移动的双重作用,阻碍了粗晶区和焊缝区中铁素体晶粒的长大,提高了焊接接头的强度和塑性。对铁素体不锈钢进行了电子束焊实验研究,结果表明:同TIG焊方法相比,EBW焊接接头宽度明显减小,焊接热影响区晶粒尺寸和焊缝区柱状晶粒尺寸明显变得细小;柱状晶为短粗状,并呈竹节式向前生长,柱状晶生长方向几乎垂直于熔合线对向生长至熔池中心;焊接接头的强度和塑性降低。对铁素体不锈钢TIG焊接头进行的腐蚀行为实验研究表明:铁素体不锈钢在含有过多Cl-的溶液中,更容易形成点蚀。在盐和碱性介质中,随着Cl-和OH-浓度的增加,耐蚀性能降低。TIG焊接头在碱性介质中耐蚀性能最差,因此不适合应用在强碱性条件下。在FeCl3溶液中,铁素体不锈钢焊接接头优先在焊缝区产生局部腐蚀,从而加速整个接头的腐蚀进程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 主要符号表
• 第1章 绪论
• 1.1 不锈钢的发展现状
• 1.1.1 国外不锈钢发展现状
• 1.1.2 国内不锈钢发展现状
• 1.2 不锈钢的分类
• 1.2.1 铁素体不锈钢
• 1.2.2 马氏体不锈钢
• 1.2.3 奥氏体不锈钢
• 1.2.4 奥氏体-铁素体型不锈钢
• 1.2.5 沉淀硬化型不锈钢
• 1.3 铁素体不锈钢的兴起
• 1.4 铁素体不锈钢的焊接性
• 1.4.1 焊接接头的晶间腐蚀
• 1.4.2 焊接接头的脆化
• 1.4.3 焊接接头的裂纹
• 1.5 铁素体不锈钢的焊接方法
• 1.5.1 钨极氩弧焊（TIG）
• 1.5.2 电子束焊（EBW）
• 1.6 铁素体不锈钢腐蚀性能和机理
• 1.6.1 氯离子腐蚀机理
• 1.6.2 点腐蚀机理
• 1.6.3 电化学腐蚀原理
• 1.6.4 极化原理
• 1.7 论文研究内容及意义
• 第2章 实验材料和实验方法
• 2.1 实验设备和实验材料
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 焊接试验过程
• 2.2.2 焊接接头金相组织分析
• 2.2.3 拉伸实验
• 2.2.4 扫描电镜（SEM）
• 2.2.5 腐蚀行为实验
• 第3章 铁素体不锈钢 TIG 焊接头组织与性能研究
• 3.1 焊接工艺参数的选择
• 3.2 焊接热输入对TIG 焊缝成形的影响
• 3.3 焊接热输入对TIG 焊接头显微组织的影响
• 3.4 微合金元素Nb 对TIG 焊接头显微组织的影响
• 3.5 焊接接头的拉伸性能分析
• 3.6 X 射线衍射分析
• 3.7 焊接接头断口分析
• 第4章 铁素体不锈钢 EBW 焊接头组织与性能研究
• 4.1 焊接工艺参数的选择
• 4.2 EBW 焊缝成形宏观形貌分析
• 4.3 EBW 焊缝显微组织分析
• 4.4 微合金元素Nb 对EBW 焊接头显微组织的影响
• 4.5 焊接接头的拉伸性能
• 4.6 焊接接头断口分析
• 第5章 铁素体不锈钢 TIG 焊接头的腐蚀行为
• 5.1 铁素体不锈钢母材和焊接接头的极化曲线对比
• 5.1.1 铁素体不锈钢母材和接头在2mol/L NaCl 溶液中的极化曲线对比
• 5.1.2 铁素体不锈钢母材和接头在2mol/LNaOH 溶液中的极化曲线对比
• 5.2 铁素体不锈钢母材和焊接接头的交流阻抗对比
• 5.2.1 铁素体不锈钢母材和接头在2mol/LNaCl 溶液中的交流阻抗对比
• 5.2.2 铁素体不锈钢母材和接头在2mol/LNaOH 溶液中的交流阻抗对比
• 5.3 铁素体不锈钢浸泡实验
• 5.4 铁素体不锈钢及其焊接接头浸泡腐蚀后表面形貌观察
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文