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TCS345/T4003(化學成分)鐵路貨車用鐵素體不銹鋼焊接粗晶區組織對力學性能的影響
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2015-06-25
在鐵路貨車用鐵素體不銹鋼范疇，C含量增加直接導致CGHAZ馬氏體量增加。鐵路貨車用鐵素體不銹鋼CGHAZ馬氏體與普通低合金鋼相比有較大區別。
?????? 鐵路貨車用鐵素體不銹鋼的化學成分特點是：C含量≤0.03%，Cr含量10.5%~12.5%，Ni含量0.3%~1.0%(均為質量分數)。焊接粗晶區(CGHAZ)馬氏體量與鐵素體不銹鋼C含量關系密切，C含量增加，則馬氏體也會大量增加。另外，馬氏體量還與鐵素體不銹鋼的冷卻速度有很大關系，冷卻速度越快，獲得的馬氏體量越高。對于該鋼種焊接來說，為了防止CGHAZ的晶粒長大，一般采用較小的焊接熱輸入。這樣焊接過熱區的冷卻速度相對較快，得到的馬氏體量也相對較高。在低合金鋼范疇，焊接熱影響區若存在馬氏體組織一般被認為是有害的，應當避免產生。為防止焊接出現馬氏體組織或裂紋，通常采用對待焊部位進行預熱。國際焊接學會和美國焊接學會提出專門的碳當量計算公式，按低合金鋼成分計算出鋼的碳當量，進而確定焊接預熱溫度，避免馬氏體組織的產生。鐵素體不銹鋼的焊接過熱區存在一定量的馬氏體，但形態和形成條件與低合金鋼比較存在較大差異。有關鐵素體不銹鋼焊接性研究目前所見報道較少，為此，本文是對幾種不同成分的鐵路貨車用不銹鋼進行焊接性能試驗，針對其CGHAZ存在的金屬顯微組織形態、晶粒特點等進行了研究和分析，并進行了相應的力學性能試驗。
實驗用不銹鋼的化學成分為：TCS345的化學成分（質量分數，%）：0.012C，0.51Si，1.09Mn，0.010Ti；4003的化學成分（質量分數，%）：0.027C，0.56Si，1.70Mn，0.26Ti。兩者C和Ti的含量差異較大，后者的C和Ti含量明顯高于前者，其中，4003不銹鋼的C是TCS不銹鋼的2倍以上。試驗方法為對接焊，板厚為6mm，開60°V型坡口，鈍邊1.5～2mm。焊接材料采用奧氏體不銹鋼實心焊絲，保護氣體采用97.5%Ar＋2.5%CO2，焊接電壓24V，焊接電流190A～220A，焊接速度490～510mm/min，熱輸入～6.6kJ/cm。
在鐵路貨車用鐵素體不銹鋼范疇，C含量增加直接導致CGHAZ馬氏體量增加。鐵路貨車用鐵素體不銹鋼CGHAZ馬氏體與普通低合金鋼相比有較大區別。首先，鐵素體不銹鋼CGHAZ馬氏體硬度較低，只有350HV左右；另外，對焊接接頭的韌性影響也相對較小。影響鐵路貨車用鐵素體不銹鋼CGHAZ韌性和接頭整體疲勞強度的主導因素是晶粒度。C含量較高時晶粒度較高，雖然馬氏體量增加，但負面影響有限，因此，晶粒較細，韌性和疲勞強度提高。
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