【摘 要】
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铁素体/奥氏体异种不锈钢接头近年来被广泛用于化学、石化、核电站、船舶与汽车制造业等各大领域。然而,由于铁素体不锈钢（FSS）对焊接热输入敏感,一般采用传统的弧焊方法焊接时所形成的母材HAZ较宽且HAZ晶粒严重粗化,从而造成接头的塑韧性显著下降,此问题是FSS面临的主要焊接性问题,因此也极大限制了它的广泛应用。同时,奥氏体不锈钢（ASS）焊接时往往因焊接热输入过高而易导致部分熔合区及其附近HAZ因发
【基金项目】
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国家自然科学基金（基金编号:51765030;基金项目名称:厚壁异种钢脉冲UNGW熔合过渡区微观组织调控与演变及其对接头高温蠕变性能的影响）
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铁素体/奥氏体异种不锈钢接头近年来被广泛用于化学、石化、核电站、船舶与汽车制造业等各大领域。然而,由于铁素体不锈钢（FSS）对焊接热输入敏感,一般采用传统的弧焊方法焊接时所形成的母材HAZ较宽且HAZ晶粒严重粗化,从而造成接头的塑韧性显著下降,此问题是FSS面临的主要焊接性问题,因此也极大限制了它的广泛应用。同时,奥氏体不锈钢（ASS）焊接时往往因焊接热输入过高而易导致部分熔合区及其附近HAZ因发生敏化而出现晶间腐蚀或（和）因该区域形成较多粗大的蠕虫状δ铁素体而引发严重的选择性腐蚀,致使该区域耐蚀性严重降低。显然,采用激光焊、电子束焊等热输入较小的焊接方法是解决上述焊接性问题的有效手段,但是却存在成本过高的问题。钨极惰性气体保护（TIG）冷焊作为一种新兴焊接工艺,因具有热输入极低、焊后工件基本无变形、设备及工艺简单、可控性好且精度较高、成本较低等优点而被人们广泛用于薄板焊接,然而在焊接厚壁钢方面效率较低。而作为在厚壁钢焊接方面具有优势的超窄间隙焊接（UNGW）因具有焊接效率高、焊接成本低等优势而被人们广泛用于厚壁钢方面的焊接。基于此,文中提出了采用“TIG冷焊+UNGW”的组合焊接方法以实现FSS/ASS厚壁异种不锈钢的优质和高效化对接焊。为此,论文中预先在1Cr17表面系统地研究了TIG冷焊重熔与熔敷工艺,以明确TIG冷焊工艺的焊缝成形规律及冷焊参数的匹配范围,同时对获得的重熔层及熔敷层的组织、硬度及耐蚀性进行了测试与分析,该研究内容将为“TIG冷焊+UNGW”组合焊的实施提供理论依据;之后采用“TIG冷焊+UNGW”组合焊接工艺实现了1Cr17/1Cr18Ni9Ti异种不锈钢的对接焊,并对获得的组合焊接头进行组织分析、力学性能及耐蚀性测试;最后对1Cr17/1Cr18Ni9Ti异种钢“TIG冷焊+UNGW”组合焊接头在400℃下进行了不同温度的热时效处理试验,并对焊态及不同热时效处理后的组合焊接头的耐蚀性进行了测试与分析。主要得到的结论如下:（1）当冷焊时间在200～150 ms、150～100 ms、100～50 ms范围内时,则能够获得成形良好的重熔层需匹配的最小冷焊电流应分别为40 A、70 A、100 A。采用?1.0 mm的焊丝进行熔敷时,若采用的冷焊时间分别为50 ms、100 ms、160 ms和200 ms时,则能够获得成形良好的熔敷层需匹配的最小冷焊电流应分别为230 A、190 A、150 A和120A。采用TIG冷焊在1Cr17表面重熔或熔敷时所形成的HAZ宽度均不大于250μm且HAZ晶粒未见粗化;重熔层组织为柱状晶铁素体且柱状晶内呈极为细小的胞状晶;熔敷层组织在不均匀混合区内主要为铁素体柱状晶及晶界和晶内马氏体;距母材熔合线0.21mm的区域主要由铁素体和奥氏体两相组成;而远离母材熔合线的熔敷层组织主要由极为细小的奥氏体胞状晶组成;重熔层和熔敷层及其相应的母材HAZ的显微硬度均高于母材,同时重熔层及熔敷层的自腐蚀电位Ecorr也均高于对应的母材。（2）“TIG冷焊+UNGW”组合焊接头的1Cr17侧母材HAZ晶粒较母材未发生粗化,1Cr18Ni9Ti侧母材部分熔合区及其附近HAZ内的组织与其母材保持一致,未形成蠕虫状δ铁素体。组合焊接头的两侧熔敷层硬度最高,同时TIG冷焊熔敷时形成于母材上的母材HAZ及UNGW时形成于熔敷层上的HAZ均未出现软化;抗拉强度优于1Cr17母材;熔敷层的冲击吸收功高于UNGW焊缝区但低于1Cr18Ni9Ti母材,1Cr17母材HAZ的冲击吸收功与1Cr17母材相当。极化曲线测试表明熔敷层、1Cr18Ni9Ti母材、1Cr17母材、UNGW焊缝区及完整接头的耐蚀性依次下降;晶间腐蚀试验表明1Cr17侧母材HAZ及不均匀混合区是组合焊接头耐蚀性最薄弱的区域。（3）不同热时效处理的组合焊接头不同区域的显微组织与焊态下的相比未见明显变化。极化曲线测试表明,不同热时效处理后的熔敷层、UNGW焊缝区及完整接头的自腐蚀电位Ecorr与焊态下对应区域的相当,而自腐蚀电流密度icorr随着热时效温度的上升而略有增大。晶间腐蚀试验表明,不同热时效处理的组合焊接头的腐蚀速率随热时效温度的增大也略有增加。就总体而言,不同热时效处理的组合焊接头的耐蚀性与焊态下的相比未见显著变化。
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