研究了各種氬弧焊工藝參數對304L不銹鋼管焊縫成形的影響，分析了焊縫的顯微組織，測試了焊縫的力學性能。結果是對焊時焊接電流為50A時，焊縫成形較好，焊縫結構為柱狀晶，熱影響區結構較復雜，焊縫強度和硬度為拉伸斷裂基材的位置。

自上世紀初發明不銹鋼管以來，其優異的耐腐蝕性能在經濟建設中發揮了舉足輕重的作用，包括船舶、汽車、汽車、航空航天、橋梁、建筑、壓力容器、儲罐和工程機械等。管道和家用電器等行業。在不銹鋼管的加工工藝中，焊接是最重要也是必不可少的加工工藝。焊接件的數量、品種和規格不斷增加，對焊接技術和質量的要求也越來越高。此外，隨著技術的引進，國外不銹鋼管品種和牌號、焊接新材料、焊接新工藝、焊接新工藝在國內市場上逐漸增多，因此也提出了很多國內焊接技術人員。鎢極電弧焊因其焊接質量好、無飛濺而備受關注。準確合理地選擇工藝參數是最大限度提高設備效率、防止焊接缺陷、保證焊接質量的重要因素。所以它被廣泛用于焊接不銹鋼管。

本文研究了不同焊接工藝中焊縫的形成，觀察了焊縫的顯微組織，同時研究了焊縫的力學性能。

1 試驗設備和方法

測試中使用的焊機為WSE-200交直流焊機，在電源外具有突降特性。電極采用直徑1mm的鈰鎢電極，氬氣流量為10L/min，具有層流保護。試驗采用填絲法，所用焊絲為直徑2mm的H0Cr19Ni9Ti不銹鋼管焊絲。試板為304L不銹鋼管，尺寸為100mm100mm2mm和50mm200mm2mm。焊前必須將試板表面打磨干凈，防止銹蝕和油污影響焊縫質量。

焊接后，用維氏硬度計測量不同零件的硬度，用光學顯微鏡觀察結構，用拉伸試驗機測試焊接試樣的力學性能。

2 測試結果與討論

2.1 焊接工藝參數對焊縫形成的影響

本試驗采用平面焊和工字槽對焊，電弧電壓為11V，平面操作焊接電流為30A和36A，對焊焊接電流為50A和60A。焊接后的焊縫形狀見如圖1。

如圖1所示，可以看出，在焊接平面時，焊接電流為36A時，焊接成型更美觀，焊接電流為30A時。焊縫均勻，呈波紋狀，焊縫長這樣：更好的。如果對焊的焊接電流為50A，焊縫比60A的焊接電流更美觀，焊縫更均勻。當焊接電流增大時，流入母材的熱量增加，母材的熔化速度增加，在相同的焊接速度下容易出現熔深等焊接缺陷。

焊透直接影響焊縫的承載能力。焊縫成形系數是標準焊縫的重要參數。焊縫成形因子的大小影響熔池脫氣的難易程度、熔體的結晶方向。分離的嚴重程度，焊縫的形成系數越大，焊縫發生熱裂紋的趨勢就越小。未熔合、咬邊和層間夾渣等缺陷較少。可以更容易地控制焊縫成形性能。如表1所示，平面焊的焊接電流為30A，對焊的焊接電流為50A時，焊縫形成系數較大，焊縫不易夾雜。氣孔和熔渣。

2.2 焊縫結構及形狀分析

基材為304L不銹鋼管，即0Cr18Ni9，金相組織見如圖2。由于Cr含量高，304L不銹鋼管在常溫下為奧氏體不銹鋼管，基體為奧氏體雙晶和少量碳化物。

焊接工藝同“特殊熱處理工藝”。由于距熔池的距離不同，焊縫和熱影響區被加熱到不同的溫度。焊后冷卻時，按以下溫度冷卻：不同的冷卻速度使組織復雜化。

通過切割、研磨、拋光、腐蝕和其他步驟從焊接區制備金相樣品。光鏡下觀察到的組織形態見如圖3。

在圖3 中，母材為奧氏體組織，焊縫區為柱狀結構，含有一些碳化物。焊縫呈柱狀結構主要是因為焊縫的結晶從熔池底壁向中心生長，結晶過程中各個方向的散熱速率不同。快速耗散方向的晶體優先沿相反方向生長成柱狀晶體。焊縫部位主要由奧氏體和少量鐵素體和碳化物組成，高鐵素體含量使組織粗糙。熱效應分為熔化區、過熱區、再結晶區和不完全再結晶區。

在焊縫中，從靠近熔合線的區域到基體結構的過渡就是熔合區。熔合區的溫度介于液相線和固相線之間。焊縫和母材會產生規則的熔合，因此界面是不均勻的。雖然晶粒很粗，化學成分和組織很不均勻，冷卻后的組織是過熱奧氏體組織，面積很窄，金屬組織觀察實際上很難分辨清楚，但強度該區域的焊縫塑性影響很大，在熔合線附近往往會產生裂紋和脆性裂紋。

過熱區也稱為粗晶區，該區的溫度范圍從固相線以下到1100。加熱溫度高，金屬過熱，奧氏體晶粒長大。粗奧氏體以更快的速度冷卻形成特殊結構——-Widmanite 結構。 Widmanite 組織本質上是粗大的奧氏體晶粒和先共析鐵素體薄片，這些Widmanite 組織不僅晶粒粗大，而且晶粒中還含有脆性鐵素體薄片。由于表面的原因，韌性低。威曼氏體組織的形成與焊縫熱影響區的過熱程度有關，與金屬在高溫下的停留時間有關。

再結晶區也稱為正火區或細晶區，該區被加熱到從Ac3峰值溫度到晶粒開始快速生長之前的溫度范圍的溫度范圍。奧氏體化。奧氏體晶粒在尚未長大的狀態下被冷卻，以獲得均勻、精細、少量的鐵素體+奧氏體組織，相當于熱處理中的正火組織。結構、塑性和韌性都比較好，比母材好很多。

不完全再結晶區也稱為部分相變區或不完全再結晶區，該區域加熱至最高溫度Ac1Ac3，低碳鋼約750900，只有一部分金屬發生再結晶相變。其余為未發生相變的原始奧氏體晶粒，因此該區域是粗細晶粒混合的區域。在粗大的原始奧氏體晶粒中，有一組再結晶的原始細小鐵素體和奧氏體，由于該區域晶粒尺寸不均勻，力學性能也不均勻。

2.3 焊接接頭力學性能檢測

2.3.1 焊縫顯微硬度分析

焊縫硬度試驗采用維氏顯微硬度計進行，結果見表2。

焊絲應按“等強度匹配原則”選擇。所選焊絲的強度必須大于或等于母材的強度，使焊縫的硬度高于母材的硬度。熱影響區晶粒面積大，強度低。

2.3.2 拉伸性能測試

焊后進行焊縫拉伸性能試驗，按GB/T2649-1989切割試樣，按如圖4和表3制備試樣形狀和尺寸。

將制備好的樣品用拉伸試驗機進行拉伸試驗，試驗所用的最大拉力為3.643 kN，拉伸強度為734.54 MPa。拉伸斷裂部分在母材內，說明焊縫的抗拉強度高于母材的抗拉強度，符合標準要求。

3 結論

(1)比較不同焊接電流對焊縫成形的影響。結果是在對焊中，焊接電流為50A時，焊縫成型更美觀，焊縫成型系數越大，生產缺陷越少。

(2)焊后焊縫顯微組織觀察分析，焊縫為柱狀晶體，熱影響區顯微組織較為復雜。

(3)焊縫硬度試驗和拉伸力學性能試驗表明，焊縫的強度和硬度均優于母材，斷裂位置在母材內。