一种新型镍基耐蚀合金焊接接头的组织与力学性能
时间：2015-02-25 11:48 来源：未知 作者：admin 点击：次
超临界水环境中预热器或反应器的使用材料通常要求有较高的高温持久强度、较强的抗蒸汽氧化和抗腐蚀性能、优良的加工性能以及经济性等。目前，材料的研发工作主要集中于铁素体/马氏体钢（F/M钢）、氧化物弥散强化钢（ODS）、奥氏体不锈钢和镍基合金这几类材料上。但经综合分析，镍基合金更有望成为超临界环境下的首选材料。因此，一种含10%Fe（质量分数）的新型镍基合金X-2#被研制成功，其具有良好的高温强度、塑性和组织稳定性，在760和1000℃下几乎不氧化，其抗高温氧化性能优异，且在PO43-为主的环境中超临界条件下耐腐蚀性比671、C-276和625合金更有优势，应用前景十分可观。科研人员主要研究了新型镍基耐腐蚀合金X-2#焊接接头的组织和力学性能，为合金将来的应用提供可靠的理论数据支撑。
用于焊接实验的新型镍基耐蚀合金X-2#的化学成分（质量分数, %）为：C≤0.01，Cr20.0，Mo1.0，Al1.0，W4.0，Fe10.0，Ti1.0，Ni余量。新合金经过真空感应熔炼、锻造和热轧成板材后，进行固溶处理待用。焊接母材为固溶态，固溶处理制度为1120℃，30min水冷。焊接工艺为手工氩弧焊，焊接方式为双面焊，焊丝使用材料为X-2#合金，焊接坡口为X型坡口。焊接电流正面和背面均为110～120A，焊接速率正面为130～140mm/min，背面为150～160mm/min；枪保护气为20L/min，背保护气为10L/min。试验结果如下：
（1）新型耐蚀合金X-2#焊接接头组织均为单相奥氏体，焊缝为连续冷却的铸态组织，焊缝重熔区等轴晶组织较多，熔合区从基体到焊缝金属组织过渡良好，热影响区没有晶粒明显粗化现象。
（2）X-2#合金基体的Vickers硬度大于焊缝区，焊缝区为硬度最低的区域，但焊缝重熔区的Vickers硬度高于正反两面焊缝区，并与基体硬度相近。
（3）在室温到700℃下，焊接接头的抗拉强度均低于母材，焊接系数大于88.1%，接头强度及其焊接性较稳定，能够满足超临界条件下使用的要求。
（4）随着拉伸实验温度的升高，新合金焊接接头的20、300和400℃拉伸断口为韧窝形貌的韧性断口，韧窝浅小，塑性、韧性较低。500、600和700℃拉伸断口为韧窝和撕裂棱形貌的混合型韧性断口，撕裂棱多，高温强度较好。断裂机制为正断与剪切断的混合断裂。
