通過等離子焊接方法對寶鋼汽車排氣系統用鐵素體不銹鋼管的焊接性和焊接工藝進行研究,得出適合排氣系統不銹鋼管應用的焊接工藝,探討了抑制汽車排氣系統用不銹鋼管弧焊焊接工藝鐵素體晶粒長大的原則與措施。

隨著汽車發動機性能的提高以及排氣規則的嚴格化,汽車排出的氣體溫度是越來越高的,因此要求汽車排氣系統的部件具有優良的耐蝕性和耐熱性。通常采用SUS409L鐵素體不銹鋼管作為排氣系統焊管用鋼,隨著使用條件要求的提高,如鋼種的焊接性、成型性以及高溫腐蝕性等,在SUH409L以及SUS430鐵素體不銹鋼管基礎上,通過不同合金元素的添加演變出一系列專供汽車排氣系統使用的鐵素體不銹鋼管。本文針對寶鋼生產的汽車排氣系統用鐵素體不銹鋼管系列,采用等離子焊接的方法,得出系列鐵素體不銹鋼管的焊接接頭性能。

四個鋼種的焊接接頭性能均達到或者超過母材的性能,盡管B409M的拉伸試驗斷裂位置處于焊縫,而其余焊接接頭的拉伸試驗均斷于母材。

從四個鋼種的等離子弧焊接頭的金相組織看,鐵素體晶粒均有不同程度的長大,通??捎赡覆牡?/span>67級達到1.5級,甚至可達到1級。由于薄板鐵素體不銹鋼管通常采用不添加焊絲的弧焊方法,晶粒粗化的接頭將大大降低母材重熔而形成的焊接接頭,對于具有深沖、成型等要求的加工工藝,必須盡可能降低焊接接頭最終的鐵素體晶粒尺寸。

如何抑制鐵素體不銹鋼管的焊接接頭或者熱影響區組織的鐵素體晶粒尺寸?不同的研究者或者生產廠家采用不同的方法。通常采用強碳化物形成元素如TiNb等元素,利用兩者能夠與C、N形成碳化物顆粒,抑制鐵素體不銹鋼管晶粒的長大。但是不同的鋼種體系以及生產工藝添加的Ti或者Nb或者兩者復合的數量是有不同的要求,具有最佳的微量元素種類和含量來改善不同C、N含量的鐵素體不銹鋼管焊接性的要求。其次,從焊接工藝角度也可以抑制鐵素體不銹鋼管晶粒的長大,如限制焊接過程中的熱輸入,在其它條件一定的情況下,焊接熱輸入的大小將直接決定了焊接接頭的晶粒長大的最終尺寸。

適當的焊接工藝不但體現在對鐵素體不銹鋼管晶粒長大尺寸的控制,對于焊縫成型也是非常重要的,鑒于鐵素體不銹鋼管具有較強的缺口敏感性,因此,保證最終成型的焊縫無咬邊、氣孔、夾渣等缺陷以及焊縫余高或凹坑尺寸的控制。

1)適當的等離子焊接工藝可以保證汽車排氣用鐵素體不銹鋼管的焊接接頭抗拉性能;

2)采用微量元素Ti、Nb可以一定程度上改善鐵素體不銹鋼管的焊接性;

3)焊接熱輸入以及焊縫形狀將直接決定鐵素體不銹鋼管焊接接頭鐵素體晶粒的尺寸和使用加工性能。