不锈钢管因其耐酸性以及刚硬性被大量运用在不同的生产领域之中,包括生活中的物品使用也会采用不锈钢管这种材质,可以说,不锈钢管普遍存在于社会生产与人民生活之中,无法被取代。其中,奥氏体不锈钢管作为不锈钢管的主要种类之一,其以高韧性、高︽塑性和强抗腐蚀能力被大量运用于高速列车的车体生产当中。本文就X2CrNi N18-7奥氏体不锈,通过分析火焰调修工艺的参数、加热次数和冷却方式,研究其对火焰◥调修对X2CrNi N1 8-7奥氏体不锈钢管焊※接以及热影响区微观组织和力学性能的影※响。

奥氏体是钢铁的一种层片状的显微组织,其塑性很好,强度较低,具有一定韧性,不具有↘铁磁性,而奥氏体不锈钢管是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢管,保有减重、力学性能以及抗腐蚀性能等突出优势,近年来大量适用于高速列车的车体生产,奥氏体不锈钢管还具有》高韧性和塑性,但是其强度较低,不可能通过相变①使之强化,仅能通过冷加工进行强化加工,以冷弯、冷压成型等方式制作零件,而各个零件之间需要通过焊接连接起来。在奥氏体不锈钢管焊接过程中,焊接畸形是一个普遍的现象▃,要提高其焊接质量,消除或者减少焊接缝隙间的残余应力,就应当采用火焰调修对其焊缝进行工艺。X2CrNiN18-7不锈钢管是奥氏体不锈钢管的种类之一ξ,是高速列车本体采用的主要材料之一。下文※将围绕X2CrNiN18-7不锈钢管材料,详细描述其焊缝火焰调修的实验过︾程和实验方式,以分析其实验结果来论述火焰调修对奥氏体不锈钢管的影响。

1火焰调修的实验过程

1.1实验材料

火焰调修工艺的ζ 实验主体是X2CrNiN18-7不锈钢管,其钢中含Cr16.5-18.5%Ni含量占8-95,而C0.03%Mn大概占比重约2%,除此之外,不锈钢管还含有SiPSNMo等化学元素,表现出了稳定的奥氏体组织。1.2实验方法『准备好两块面积为150mm300mm2mmX2CrNiN18-7不锈钢管钢块,用电弧焊将它们¤焊接起来,然后以氧乙炔火焰对两块钢块的焊缝连接区域进行火焰调修工艺,然后通过不同的冷却方式将火焰调修后的区域进行冷却,最后需︽要测量其加热温度,一般采用接触式热电偶测温仪进行测量工作。

实验中为了知道两块厚度为2mm不锈钢管钢块之间焊接区域火焰调修处理的最佳温度,必须对↓其焊接缝隙进行三个温度段的火焰调修,分别是低度段的495℃、中度段的694℃还有高度段的912℃,在实验过程中,要尽量将温度控制在标准上下30℃的№范围之内,从而来确保实验的准确性。

通过分段实验结果,分析X2CrNiN18-7不锈钢管实验后的力学性能和微观组织,以此来明确X2CrNiN18-7不锈钢管使用火焰调修的╲最佳温度区间。在最佳温度选取几个加热温度间隔,设计不同的加热次数和冷却方→式进行分别实验,对其分别进行力学性能和微观组织的观察分析,从而研究不同的↑加热温度和加热次数以及冷却方→式对车体用的X2CrNiN18-7奥氏体不锈钢管力学性能和微观组织的影响,从而完善火焰调修工艺的方式手段。

2火焰调修不同〖温度的实验结果分析

2.1火焰卐调修温度对焊缝力学性能的影响

经过高、中、低三个温度段『的火焰调修实验,得出一些平均数值,分别为:屈服强度从高温到低温分别为524.7MPa495.79MPa470.94MPa;抗拉强度从高温到低温的数值分别为759.47MPa696.9MPa685.3MPa;最大弯曲应力分别为738.75MPa746.25MPa705MPa;断↙后延伸率为22%20.5%19.75%

由实验结果的数据可以得出结论,随着调修温度的不断降低,X2CrNiN18-7不锈钢管板的焊接屈服强度从524.7MPa降到495.79MPa,最后降至470.94MPa,抗拉强度也是从759.47MPa696.9MPa最后降为685.3MPa;由数据也可直观地看出抗∏拉强度也是随□着温度的降低而降低;断后延伸率也是随着温度升高而升高;但是最大弯曲应力却在温度从高度段降到为中度段时,即从912℃降到694℃时,数值却不降反升,从738.75MPa升到746.25MPa,但当温度◤降到低温495℃时,最大弯曲应力又从746.25MPa降到705MPa。由此可见除了最大弯曲应力在中温段效果最好,其他力度都在♀高温段表现出了最好的力学性能,因此可以得出结论,火焰调修温度越高,对X2CrNiN18-7奥氏体不锈钢管的焊接力学性能约越好,其钢板焊接释放应力的效果更佳∞明显。

2.2火焰调修温ぷ度对焊缝微观组织的影响

准备好X2CrNiN18-7不锈钢管原材料、没①有经过火焰调修的焊接焊缝以及经过三个温度段,即495℃、694℃以及912℃火焰调修之后的焊缝,将这几种样本放在一起观察其焊缝的微观组织〗【。经过横向对比,不锈钢管材料的微观√组织呈现灰色的等轴撞奥氏体基体,其基体上分布着黑色◇的长条铁素体;而为经过火焰条线的焊缝微观组织是奥氏体晶界⌒ ,其晶界内部能够看出铁素体,其形状为树杈形状,主要形成奥氏体加上铁素体的组织;在495℃温度作用下的火焰■调修处理后,焊缝区的微〖观组织其晶粒从柱状体转变为了枝▽晶形状,而铁素体为骨架形;而在694℃温度作用下火焰调修处理后的焊缝微观组织∩呈现奥氏体晶粒形状更加细小;而912℃温度调修之后,其焊缝⌒ 奥氏体晶粒细化,而铁素体在奥氏体基体上均匀散布。

对比微观组织状态可知,在经过火焰调修过后的焊缝都生成了了奥氏体组织和一些铁素体☆双向组织。而随着温度的升高,在912℃火焰调修的作用下,铁素体在奥氏体基体上的分布会更加明显,且其数量较多,双向组织性质也会更加⊙显现出来;而低温495℃的微观组织的铁素体数量少,且其分布没有规律,组织没有规律。

3火焰调修多种模式的实验结果分析

3.1实验设计

由于冷却方式不同、加热次数不同以及♂火焰调修的温度不同,会对不锈钢管样品焊接的焊缝在力学性能和微观组织方面产生不同的影响,因此,为了科学且全面地研究火焰调修在不同※因素下对奥氏体不锈钢管的影响,特设计了以下几种实验。将温度ぷ设计为694℃、805℃和912℃,将加热次数分别设置为123次,冷却方式设置为空冷、风冷、水冷,然后交错配置这三个变量,从而以温█度为基准,在每个温度段设置三个实验模式,再分别叠加加热次数,配置好不同的冷却方式,以此来形成九种不同的实验设计。

3.2多种模式的火焰调修对焊缝¤力学性能的影响

由于温度、加热次数和冷却方式不同,其九种≡实验模式下焊缝所释放的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率都不相同。综合数据显示来看,2号实验模式(温度694℃、加热2次、风冷)的∮抗压强度和屈服强度最大,分别为584MPa

5MPa;同时,9号实验模式,即在温度为912℃,加热次数3次,采用风冷冷却方式的情况下,其焊缝的抗拉强度和屈服强度数值最低,分别达到了500MPa255.5MPa。由此可见,在2号的设计参数调修下,X2CrNiN18-7不锈钢管焊缝的力学性能最好;而在9号的设定调修下,X1不锈钢管的焊缝力学性能最差;另外,其他七个实验的抗拉强度和屈服强度程度适中,其焊缝力学性能良好。就断后延长率而言,6号实验的数值最大(805℃、加热3次、空冷),而4号实验(805℃、加热1次、风冷)的数值最小◣。

3.3多种模式的火焰调修对焊缝微观组织的影响

分●析微观组织,将9次实验分为每三个为一组,以温度为基准分为三组。当在694℃下,其调修速度会随着加热的次数的增加而增加,其奥氏体晶粒会逐渐细化、变小,铁素体的分布也会越来越弥散▲;在805℃作用下,随着冷却方『式和加热次数的变化,其微观组织情况变化小,晶体为树枝状,且上面分布着细小的铁素体;在912℃下,由于温度的变化,奥氏体晶粒会更◥加细小,铁素体也更加细小地分布在奥氏体基体上。综上而言,无论是哪种温度,铁素体都会均匀分布在奥氏体基体上,但随着加热次㊣数的递增,其晶粒会逐渐变大。

4结束语

综上分析,火焰调修对奥氏体不锈钢管的影响主要在于其焊接之后的焊缝力学性能以及微观组织,根据温度、加热次数以及冷却方式的不同,对奥氏体不锈钢管的影响也会不同。根据≡上述实验,可以得出结论,在694℃,加热3次,采用水冷方式进行火焰调修,X2CrNiN18-7奥氏体不锈钢管表现出的力学性能最大以及微观组织条件良好,此条件参数最用于火焰调修的工艺处理;而在912℃,加热3次,采用风冷的模式件最不适合奥氏体不锈钢管的火焰调修处理。