2Cr13马氏体不锈钢的激光焊接组织及性能研究

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文章编号:1002—6886(2008)06一0070—02

2Crl3马氏体不锈钢的激光焊接组织及性能研究

余和国,赵飞(通讯作者’

(贵州大学材料科学与冶金工程学院,贵州贵阳550003)

摘耍_=利用bM、显微硬度仪和电子万能试验机对激光焊接2crl3马氏体不镑钢的接头显微组织、硬度和抗拉强度进行了研究。结果表明:焊缝中心区组织为等轴晶、近中心区为柱状晶,熔合区为枝状晶和少量的胞状晶,热影响区(H.A.Z)主要由针状马氏体组织组成;焊缝中心区最高硬度约为Hv330,H.A.Z的平均硬度约为Hv265,基材平均硬度约为Hv270,从H.A.Z到基材硬度明显下降;焊接接头的抗拉强度平均值为491MPa,宏观断口为脆性断裂特征。

关键词:2Crl3马氏体不镑钢激光焊接组织1性能

Microstructure and Properties of Martens.te Stainless Steel2Crl3by Laser Welding

YU Heguo,ZHAO Fei

Abstract:Microstructure,properties,and tensile strength were investigated by means of()M,Microhardness Tcsting Ma—chine and Electronic Universal Testing Machine.The results show that microstructure of central welding zone,near ccntral zone and fusion zone is equiaxed crystal,dendrite crystal

,rough cylindrical crystaland a

little ce¨ular crystal respectively.Micro—structure of H.A.Z is mainly needle martensite.The highest hardness value of welding zone is Hv330,the average hardness of

H.A.Z is Hv265,moreover,the average hardness of substrate is Hv270.The hardness decreases significantly from H.A.Z to

Substrate.The

average

tensile strength of welding joints is approximately491MPa.The macro fracture appears that the fracture is}'rittle obviously.

Keywords:2Crl3,martensite stainkss steel,laser wclding,microstructure。properties

0引言

、激光束焊接是一种高能密度的熔焊焊接方法。它是,用激光束将被焊金属加热至熔化温度以上熔合而成的焊接接头口。。2crl3钢是高合金马氏体型不锈耐热钢,因其高抗蚀性、抗氧化、高强度、高韧性和足够的热强性,使其具有较好时综合机械性能而广泛应用于汽轮发电机转子末级叶片、紧固螺栓及要求有高抗蚀性、高强韧性的容器及构件。从传统焊接方法来看,该钢的焊接接头熔池和热影响很宽,很容易在较大的范围内产生淬硬的粗大组织,并且转变过程中产生了较大的组织应力,使得焊接接头塑性低、脆性大,容易产生裂纹。为了提高该钢焊接接头的结合强度,本文采用高功率激光对该钢进行焊接处理,重点研究了该钢激光焊接接头的组织和力学性能,为今后激光焊接技术在马氏体不锈钢焊接生产中的应用提供理论指导。

1实验材料与方法

1.1实验材料

激光焊接用2Crl3马氏

体不锈钢,入库状态为正火状

态,图1.为该钢的显微组誊,图12c,13马氏体不锈钢的其组织主要为大量的马氏体。基体组织×5()(’

该钢的化学成分见表1f2。

表l2Crl3马氏体不锈钢的化学成分

由表l可知该材料碳当量为:

c。,=c+毕+g!莹坠+半一2.9(%)

O010

该钢碳当量相当高,淬硬性很大,它的导热系数约为低碳钢的一半,线膨胀系数则和低碳钢大体相当,冷裂倾向很明显r2j。

1.2试样制备

线切割制备焊接试样,试样尺寸为30mm×20mm×1mm。激光焊接前用金相砂纸对试样待焊端口打磨,最后用丙酮清洗。对焊接后的试样用线切割机切成尺寸为60mm×10mm×1mm的拉伸试样。

1.3激光焊接工艺参数

通过正交实验,优化m最佳丁艺参数:激光功率P一2.4kW,扫描速度V一2mm/s,光斑直径d一1mm,焊接过程中采用氩气保护。

1.4组织和性能表征方法

利用GX51型()M金相显微镜对焊缝接头进行显微组织观察,并对各区域进行照相;利用HV—looo显微硬度仪进行焊接接头显微硬度测定,载荷砝码200g,加载时间20s;

作者简介:余和国(1984一),男,贵州毕节人,贵州大学材料学院材料物理专业04级本科生。

2Cr13马氏体不锈钢的激光焊接组织及性能研究

收稿日期:2008~9—23

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