大厚度高氮钢多层多道等离子弧增材构件的组织与性能分析

摘要

以自研的高氮奥氏体不锈钢焊丝为增材丝材,采用等离子弧成功堆敷了25 mm大厚度高氮钢构件.采用X射线检测、光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和机械试验机对增材构件的缺陷、成分、组织和力学性能进行了检测分析,详细考察了堆敷速度对组织和力学性能的影响,揭示了大厚度多层多道增材制造的组织变化规律和性能增强机制.结果表明:大厚度高氮钢增材构件内部存在少量气孔,并且构件内合金元素分布均匀.试样的组织大部分为奥氏体,还有少量的δ铁素体和弥散分布的氮化物,层间和道间均分布着铁素体带.当堆敷速度由30 cm/min下降到18 cm/min时,上下两层相邻焊道交界处铁素体带的宽度由160μm降低到35μm,每层热输入量由1.275×104 kJ降到1.042×104 kJ;试样的横向和纵向平均抗拉强度分别提高90 MPa、76 MPa,横向和纵向平均延伸率分别提高6.5％、7.0％,横向和纵向平均冲击韧度分别提高12.07 J/cm2、4.02 J/cm2,试样的平均显微硬度提高了22.2HV.