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热处理对Ni₅₆Cr₂₂Mo₁₃合金焊缝组织和性能的影响

作　者: 曹冬军
导　师: 戴安伦；朱治愿
学　校: 江苏科技大学
专　业: 材料学
关键词: 镍基合金固溶处理腐蚀焊缝
分类号: TG166.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

镍基合金是重要的耐蚀金属材料,与一般不锈钢、其它耐蚀金属和非金属材料相比,镍基耐蚀合金不仅在各种腐蚀环境（包括化学和电化学腐蚀）中具有优良的耐蚀能力,而且兼具高强度,可以熔炼、铸造成形、冷热变形以及可焊接等性能。可以解决一般不锈钢和金属材料、非金属材料所无法解决的工程腐蚀问题。Ni₅₆Cr₍22_Mo₁₃合合金作为重要的耐蚀合金材料,在工程应用时,不可避免地要遇到焊接问题,目前常用的焊接方法为钨极氩弧焊（TIG）。焊缝成型过程经历了加热熔化、凝固结晶及固态相变等3个重要阶段。焊态焊缝处的组织为铸态组织,强度和耐腐蚀性能比较低,从而影响了镍基合金整体的均匀性能和使用寿命。本课题采用氩弧焊（TIG）、激光焊（LBW）的方法对Ni₅₆Cr₍22_Mo₁₃合金进行焊接,研究热处理对焊缝组织和性能的影响。从而优化热处理工艺,最后比较激光焊（LBW）和氩弧焊（TIG）对焊缝组织和性能的影响。利用金相显微镜和扫描电镜观察其组织和腐蚀后的形貌、X射线衍射仪（XRD）进行物相分析和能谱仪（EDS）进行成分分析。研究结果表明:由于焊接过程相当于对焊缝进行了敏化处理,焊缝的组织中析出了很多的析出相,焊态焊缝组织为铸态组织,枝晶干和枝晶间偏析严重,成分不均匀,是焊接过程熔池快速的非平衡凝固所致。采用固溶处理工艺可以让上述各相溶解到基体中,使合金的成分更加均匀,提高了焊缝的性能。析出物中含钼量越高,则需从基体相中获取的钼量也越多,造成贫钼区的贫钼程度就越严重,产生的晶间腐蚀敏感性就越高。固溶处理后合金中的Cr、Mo和W的固溶程度加大,这些元素在基体中的固溶强化作用增强,并且固溶处理还消除了一些有害的金属间化合物。随着固溶温度升高,保温时间的延长,奥氏体晶粒开始粗化,此外,冷却速度慢也促进了晶粒的长大。固溶处理后试样的腐蚀速率比固溶处理前的要低,固溶处理后焊缝组织属于固溶态组织,减轻了铸态组织的成分偏析,这就更好的说明了焊缝的耐蚀性能与它的组织结构有着非常密切的关系,经1120℃×2h,水冷固溶处理后,焊缝组织为单相奥氏体组织,硬度为HRC19.8,腐蚀速率为4.2mm/a,自腐蚀电位为-54.81mV,自腐蚀电流2.97μA,表明其具有较好的耐腐蚀性能。由于激光焊的冷却速度比氩弧焊的冷却速度快,热影响区就小,激光焊的纯化作用等一系列特点使焊缝组织更加均匀,激光焊焊后固溶处理过的焊缝腐蚀电位为-40.15 mV,自腐蚀电流为2.80μA,耐腐蚀性能较高。

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