0Cr21Al6不锈钢自熔焊接头脆性及调控机理

摘要

【目的】探究FeCrAl不锈钢的脆性。由于FeCrAl不锈钢为超纯铁素体不锈钢，其焊缝组织粗化、脆性较强、容易产生焊接裂纹，难以用于结构件制造。【方法】以3 mm厚度0Cr21Al6冷轧态板材作为研究对象，对比激光自熔焊与TIG自熔焊接头组织和性能，分析FeCrAl不锈钢的焊接接头的脆性特征并针对性提出接头脆性改善和调控措施。【结果】结果表明，该材料的碳当量高达4.06、冷裂纹倾向严重，是该材料接头易产生横向裂纹的主要原因之一；同时焊接过程中拘束应力也是加剧裂纹产生的重要原因之一，证实采用自由焊接的方式辅以焊后锤击等降低了拘束应力进而避免焊接裂纹发生；与TIG焊接头性能对比，采用能量密度高的激光焊接，接头区组织明显减小、脆性降低，其延伸率提高到10%以上，约为母材的40%；对比焊后超声波冲击处理后接头组织性能分析，发现超声冲击载荷促进了焊缝中心再结晶转变，进一步降低了接头脆性，接头延伸率提高至20%。这为FeCrAl不锈钢电热功能与结构一体化制造提供了理论支持。

关键词

FeCrAl不锈钢 / 焊接工艺 / 拘束应力 / 晶粒粗化 / 超声波冲击