近年來研發(fā)的一種新型高純度鐵素體不銹鋼，其成分特點為超低碳（C＋N）及中Cr（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18％），同時添加了少量的合金元素Nb（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45％～0.50％）及Ti（質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為0.15％）以實現(xiàn)Cr的雙穩(wěn)定化；其組織特點為單相鐵素體組織，高溫到室溫?zé)o組織轉(zhuǎn)變；性能特點除了具有良好的耐蝕性外，同時還具有良好的力學(xué)性能。與奧氏體不銹鋼，相比，鐵素體不銹鋼導(dǎo)熱性好，熱脹系數(shù)小，且具有更好的經(jīng)濟(jì)性。但使用成品的厚度一般都小于3mm，該鋼需經(jīng)焊接加工時，厚度限制范圍更小，一般小于2mm。

  某鋼生產(chǎn)的022Cr18NbTi，厚為1.5mm冷軋退火鋼板，對其進(jìn)行焊接工藝考核。其化學(xué)成分和力學(xué)性能見表4-9和表4-10。

 1. 焊接參數(shù)的選定 

    焊接方法采用鎢極氬弧焊，鎢極直徑為2.4mm，I形坡口水平對接焊，氬氣流量為8～10L/min，電源極性為直流正接。定位焊后進(jìn)行連續(xù)焊接，選擇不同焊接參數(shù)（見表4-11）來確定良好的焊接接頭力學(xué)性能和組織。

 2. 對焊接接頭進(jìn)行分析

  a. 焊接接頭力學(xué)性能檢測：

    按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，焊接接頭室溫拉伸試驗結(jié)果見表4-12，可以看出：3號試樣由于焊接時添加了焊絲，焊縫有余高，因此抗靜載荷能力強，斷裂位置在母材；1號和2號試樣均斷裂于焊縫，其斷裂強度不小于母材95％。從表4-12中還可以看出3個試樣熱影響區(qū)粗晶區(qū)的硬度值與母材相比變化不大。室溫彎曲試驗：焊縫位于試樣中心，彎曲直徑為2倍試樣厚度，彎曲角度為180°。各個試樣的面彎和背彎試樣都合格，未出現(xiàn)裂紋，表明焊接接頭具有良好的抗彎性能，其對晶粒度不敏感。

  b. 焊接接頭室溫金相組織：

    通過對比可以發(fā)現(xiàn)，1號試樣焊縫和熱影響區(qū)的粗晶區(qū)和細(xì)晶區(qū)的晶粒都特別粗大，粗晶區(qū)的晶粒度達(dá)0～1級。2號試樣熱影響區(qū)的粗晶區(qū)和細(xì)晶區(qū)的晶粒尺寸與1號試樣相比顯著減小，晶粒度為4級。3號試樣由于填充了E308L奧氏體焊絲，焊縫區(qū)可以大致分為兩部分，一是位于表層的奧氏體區(qū)，熔合比小，組織為奧氏體焊態(tài)組織；二是位于焊縫根部的鐵素體區(qū)，熔合比大，組織為粗大的柱狀晶，晶粒生長方向朝焊縫表面而不是熱影響區(qū)，焊接熱影響區(qū)晶粒尺寸較小，晶粒度在3～4級之間，且寬度較窄。另外，還觀察到3號試樣沒有明顯的熱影響區(qū)粗晶區(qū)的過渡區(qū)，表明添加奧氏體焊絲對改善接頭組織，提高力學(xué)性能是有益的。

  眾所周知，鐵素體不銹鋼晶粒受熱易粗化，在焊接熱循環(huán)過程中，熱影響區(qū)晶粒不可避免地長大而使性能下降。對于022Cr18NbTi鐵素體不銹鋼焊接而言，焊接參數(shù)可調(diào)范圍比較窄，不但要嚴(yán)格控制焊接熱輸入，而且要控制焊接電流處于一個較低的水平。