奥氏体不锈钢埋弧焊烧结焊剂的研制

摘要

奥氏体不锈钢性能好，应用广泛；埋弧焊易于实现不锈钢焊接加工生产的自动化，生产效率高；烧结焊剂是一种环保、节能、性能优良的埋弧焊剂，但是目前我国烧结焊剂的生产和技术水平与国外相比差距较大，且焊剂种类单一，特别是适合特定不锈钢钢种的的烧结焊剂较少，发展较慢，无法满足不锈钢实际的生产要求。
　　本文立足于304奥氏体不锈钢埋弧焊接时出现的常见问题，从焊剂组分和配比着手，针对304不锈钢设计了一种新的高性能烧结焊剂配方。主要进行了烧结焊剂的制备，研究了焊剂工艺性能及焊缝力学性能。结果表明：CaF2含量在10％到20%范围内变化时，烧结焊剂脱渣性随着CaF2含量增加而逐渐增强；CaF2含量在20%到25%范围变化时，烧结焊剂脱渣性随着CaF2含量增加而逐渐降低，在20%左右焊剂脱渣性能最优。Al2O3含量在15%到20%范围内变化时，烧结焊剂脱渣性随着 Al2O3含量增加而逐渐增强；Al2O3含量在20%到25%范围变化时，脱渣率趋于平缓，焊剂脱渣性处于稳定阶段；Al2O3含量在25%到30%范围变化时，烧结焊剂脱渣性随着Al2O3含量增加而逐渐降低。MgO含量在16%到28%范围内变化时，烧结焊剂脱渣性随着MgO含量增加而逐渐降低，但MgO含量在16%-20%范围时，有粘渣现象出现，焊剂脱渣性未达到最优。单从焊剂脱渣性考虑，CaF2、Al2O3、MgO的最佳配比范围分别为：15%-20%、20%-25%、20%-24%。Al2O3含量为20%-25%时，焊缝两侧无咬边，焊道波纹细小，表面平滑有光泽，渣壳背面有光亮，焊缝成形能力最好。MgO含量为20%~24%时，焊缝表面光滑，无麻点，色泽良好，焊缝宽度及高度比较均匀，收弧和起弧处焊缝成形美观，两侧无咬边等不良现象出现，此 MgO含量范围内焊缝成形能力优良且平稳。CaF2的含量小于20％，焊接过程基本平稳，稳弧性能好；当CaF2的含量超过20%时，电弧稳定性稳定性下降，出现断弧、电弧不稳定等现象。钠水玻璃焊剂和钾钠水玻璃焊剂的平均吸湿率分别为0.3321和0.2219，钠水玻璃烧结焊剂因其微观结构比钾钠水玻璃焊剂吸潮能力强，抗吸潮性能较差。烧结焊剂埋弧焊接后焊缝金属的拉伸强度大于均大于590MPa，冲击功均大于27J，此两项力学性能指标都达到了达到国家的标准要求。焊接冶金过程中，焊缝中出现了成分偏析，有由S、Si、O等不利于焊缝力学性能的元素组成的化合物存在。最终焊剂配方为：15%-20%CaF2、20%-25%Al2O3、20%-24%MgO、5%CaO、10%TiO2、5%MnO。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 奥氏体不锈钢概述

1.2 烧结焊剂概述

1.2.1 烧结焊剂特点及性能

1.2.2 烧结焊剂的应用

1.2.3 烧结焊剂的组成

1.3 国内外烧结焊剂研究现状

1.4 研究意义及内容

1.4.1 研究意义

1.4.2 研究内容

第2章 烧结焊剂制备及性能测试方法

2.1 焊剂配方设计思路

2.1.1 渣系选择

2.1.2 焊剂组分及作用

2.1.3 焊剂碱度

2.1.4 焊剂配方

2.2 焊剂制备

2.2.1 制备前步骤

2.2.2 焊剂制备工艺过程

2.3 烧结焊剂工艺性能测试方法

2.3.1 平板焊缝制备

2.3.2 焊剂脱渣性测试方法

2.3.3 焊缝成形能力测试方法

2.3.4 稳弧性能测试方法

2.3.5 焊剂抗吸潮性能测试

2.4 力学性能测试方法

2.4.1 对焊焊缝制备

2.4.2 焊缝金属拉伸强度测试

2.4.3 焊缝金属冲击韧性测试

第3章 烧结焊剂工艺性能结果及分析

3.1 烧结焊剂脱渣性能结果及分析

3.1.1 CaF2含量对焊剂脱渣性的影响

3.1.2 Al2O3含量对焊剂脱渣性的影响

3.1.3 MgO含量对焊剂脱渣性的影响

3.2 MgO和Al2O3对焊缝成形能力的影响

3.2.1 Al2O3对焊缝成形能力的影响

3.2.2 MgO对焊缝成形能力的影响

3.3 CaF2对烧结焊剂稳弧性能的影响

3.4 水玻璃对烧结焊剂抗吸潮性能影响

3.5本章小结

第4章 焊缝力学性能结果及分析

4.1 拉伸强度性能结果及分析

4.1.1 CaF2对焊缝金属拉伸强度的影响

4.1.2 Al2O3对焊缝金属拉伸强度的影响

4.1.3 MgO对焊缝金属拉伸强度的影响

4.2 冲击性能结果及分析

4.2.1 CaF2对焊缝金属冲击功影响

4.2.2 Al2O3对焊缝金属冲击功影响

4.2.3 MgO对焊缝金属冲击功影响

4.3 本章小结

第5章 结论

参考文献

致谢