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摘 要

本研究旨在研究弧长和保护气体种类这两个因素对奥氏体不锈钢焊缝形状的影响，深入地了解奥氏体不锈钢的焊接特性，提高其焊接效率。实验选用10mm厚度的SUS304奥氏体不锈钢钢板，使用双层气体保护电弧焊（AA-TIG焊），固定焊接电流和焊接速度等焊接参数，通过改变弧长及保护气体种类进行对比实验，分析弧长及保护气体种类对焊缝熔深的影响。通过实施焊接实验及金相实验，探究奥氏体不锈钢在不同弧长和保护气体种类条件下进行焊接时，焊缝的熔深变化，分析弧长和保护气体对奥氏体不锈钢的焊缝形状有较大影响的原因。

关键词：AA-TIG焊；弧长；保护气体种类；奥氏体不锈钢；焊缝形状

ABSTRACT

This paper aims at the influence factors with the arc length and the protective gas the two variables of austenitic stainless steel weld shape, deeply understand the welding characteristics of austenitic stainless steel and improve the welding efficiency. SUS304 austenitic stainless steel plate with 10mm thickness test, fixed welding current, welding speed, electrode to workpiece distance and welding parameters were through the contrast experiments arc length control and change the protective gas, analysis of the effect of arc length and protective gas type on weld depth. Through the implementation of welding test and metallographic experiment research, welded austenitic stainless steel at different arc length and the protective gas condition, the weld depth changes with data analysis of the experimental results. The results of the analysis, the arc length and the protective gas have great influence on the weld shape of austenitic stainless steel.

KEY WORDS: AA-TIG welding; arc length; shielding gas type; austenitic stainless steel; weld shape

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪 论 1

1.1不锈钢的特点和分类 1

1.1.1不锈钢的性能特点 1

1.1.2不锈钢的物理性能 2

1.1.3不锈钢的高温性能 2

1.2国内外的发展概况及应用 3

1.2.1发展概况 3

1.2.2奥氏体不锈钢的应用 3

1.3 活性焊方法研究现状 4

1.4课题的背景和意义 7

第二章 实验准备 9

2.1奥氏体不锈钢的焊接性 9

2.2奥氏体不锈钢的焊接问题 9

2.2.1焊接接头的晶间腐蚀 9

2.2.2焊接接头的刀口腐蚀 10

2.2.3焊接接头的热裂纹问题 11

2.3焊接方法 11

2.3.1焊接方法选用 11

2.3.2钨极氩弧焊（TIG） 12

2.3.3 钨极氩弧焊保护气体 12

2.4试验过程 13

2.4.1焊前准备 13

2.4.2焊接过程 14

2.4.3金相制作 15

2.4.3.1取样部位选择 15

2.4.3.2镶嵌和粗磨 15

2.4.3.3细磨和抛光 15

2.4.3.4电解腐蚀 16

2.4.3.5金相显微镜观察 17

2.4.3.5.1显微镜工作原理 17

2.6.3.5.2 金相显微镜操作步骤 19

第三章 弧长对奥氏体不锈钢焊缝形状的影响 20

3.1实验条件及过程 20

3.2实验结果 20

3.3 小结 22

第四章 保护气体种类对奥氏体不锈钢焊缝形状的影响 23

4.1实验条件及过程 23

4.2实验结果 23

4.3小结 25

第五章 结 论 27

参考文献 28

致 谢 30

1. 绪 论

1.1不锈钢的特点和分类

1.1.1不锈钢的性能特点

不锈钢中一般含有铬，镍，锰等微量元素，拥有很好的耐腐蚀性，耐热性，并且拥有较好的机械性能，可以用于制作耐腐蚀，抗氧化，耐高温和耐低温的组件的设备，不锈钢的应用场景非常丰富^[1]。使用奥氏体不锈钢的地方很多，举例来说，造船业、汽车制造、航空航天、桥梁道路、压力容器、房屋建造、家用电器等等行业，如图1-1,1-2。

图1-1不锈钢制品

当加工不锈钢的时，最重要使用也最多的加工方法是焊接。由于焊接件的需求量、种类在不断地上升，对焊接技术的要求日益增高。不锈钢及耐热钢的主要成分为Cr和Ni。一般来说，不锈钢中最低铬的质量分数为12%左右，而对于不锈耐酸钢来说，铬的质量分数不应低于17%。增加Ni或再提高Cr含量，耐腐蚀性或耐热性均可提高^[2]。

图1-2 不锈钢制品

奥氏体钢是在高铬不锈钢中加入适量的Ni（Ni的质量分数为），从而形成的含有奥氏体组织的不锈钢^[3]。奥氏体不锈钢的应用范围非常广泛，最具代表性的就是高Cr-Ni钢。其中以Cr18Ni18为代表的系列简称18-8钢，如0Cr19Ni9，1Cr18Ni9Ti（18-8Ti）等；其中以Cr25Ni20为代表的系列，简称25-20钢，如2Cr25Ni20Si2，4Cr25Ni20等；还有25-35为代表的系列，如0cr21Ni32，4Cr25Ni35等，供货状态多为固溶处理态。

1.1.2不锈钢的物理性能

不锈钢的物理性能和低碳钢的差别非常大，组织状态相同的钢，它们的物理性能也基本相似。

随着温度的提升,线性膨胀系数值相应的增加。因为这些特殊的奥氏体不锈钢的物理属性,会导致焊接过程中的焊接变形变大,尤其是在不同的金属焊接时,因为两种材料的导热系数和膨胀系数有很大的差异,导致产生的残余应力较大,成为焊接裂纹的主要原因之一。

1.1.3不锈钢的高温性能

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