武漢法利萊切焊系統(tǒng)工程有限公司，湖北 武漢 436070

摘要：分別研究了激光自熔焊和激光填絲焊焊接工藝對(duì)2 mm厚430鐵素體不銹鋼鋼帶焊接的影響，分析了鐵素體不銹鋼激光焊接的組織轉(zhuǎn)變以及力學(xué)性能變化規(guī)律。結(jié)果表明，相對(duì)于激光自熔焊接，激光填絲焊焊接430鐵素體不銹鋼所獲得的焊縫晶粒更細(xì)小，焊縫成型更均勻、飽滿且焊縫無凹陷、咬邊等缺陷，接頭抗拉強(qiáng)度優(yōu)于母材，熔合區(qū)硬度值分布更加均勻，最高可達(dá)320HV左右，相對(duì)母材硬度值有顯著提升。430鐵素體不銹鋼在0.1mm和0.3mm對(duì)接間隙下進(jìn)行激光填絲焊均獲得成型良好且力學(xué)性能優(yōu)良的焊接接頭，從而可大大降低對(duì)焊接生產(chǎn)裝配條件的要求。

關(guān)鍵詞：鐵素體不銹鋼；鋼帶；激光焊；激光填絲焊；焊接工藝

0 引言 

隨著稀有金屬鎳、鉬、釩等價(jià)格的上漲，奧氏體不銹鋼的應(yīng)用和發(fā)展面臨成本問題，并且奧氏體不銹鋼的焊接接頭易出現(xiàn)晶間腐蝕、縫隙腐蝕和點(diǎn)蝕等問題，而影響其使用性能^[1]。鐵素體不銹鋼(Ferrite Stainless Steel，簡(jiǎn)稱FSS)相對(duì)奧氏體不銹鋼來說，不含鎳成分，且具有優(yōu)良的耐高溫氧化和氯化物腐蝕的性能^[2,3]，其低的成本，小的線膨脹系數(shù)小和優(yōu)良的耐熱疲勞性能^[4]，使得鐵素體不銹鋼可在多種腐蝕介質(zhì)環(huán)境下替代奧氏體不銹鋼使用^[5,6]。但由于鐵素體不銹鋼在焊接過程中不發(fā)生相變，晶粒在加熱后會(huì)發(fā)生顯著長(zhǎng)大，因而采用傳統(tǒng)的焊接方法會(huì)導(dǎo)致其焊接接頭晶粒的嚴(yán)重粗化，從而引起接頭脆化、接頭裂紋等問題，嚴(yán)重影響其使用性能^[7,8]。因此，有必要尋找新的焊接方法解決上述問題，滿足其使用性能。

激光焊接作為高效、環(huán)保的焊接方式，近年來受到越來越多的重視。激光焊與傳統(tǒng)的MIG焊相比，具有高能量密度和小光斑尺寸的特點(diǎn)，因此在焊接過程中具有輸入的熱輸入小、焊接速度快、深寬比大和焊接變形小等優(yōu)點(diǎn)^[9-11]，故其焊接熔化區(qū)體積小于MIG焊，熔池暴露于氧化環(huán)境里的表面積也因此而大大減小。另外，激光焊接速度比MIG焊快2-3倍，熔池暴露于氧化環(huán)境的時(shí)間也可以大大縮短，加之激光焊的熱影響區(qū)很小，使熱影響區(qū)受熱產(chǎn)生的危害程度可降至最低。

目前最常用的激光焊接方法為激光自熔焊接，焊接過程中并不填充焊絲，只通過對(duì)母材的加熱熔化從而凝固形成接頭。激光自熔焊焊接過程中會(huì)導(dǎo)致母材中一些合金成分的蒸發(fā)，從而導(dǎo)致接頭成形不良，甚至產(chǎn)生裂紋和氣孔等缺陷。另外，由于激光聚焦光斑很小，因而激光自熔焊對(duì)接頭裝配間隙和錯(cuò)邊量要求非常高，通常小于 0.1mm^[12]。激光填絲焊接技術(shù)可以解決以上激光自熔焊接的局限性，它是通過填充焊絲或焊料的方式，控制焊縫合金成分和改善接頭顯微組織，最終提高其使用性能^[13-15]。

主要研究了2mm厚430鐵素體不銹鋼鋼帶激光填絲焊的焊縫成形、組織和性能，以及相對(duì)于激光焊對(duì)焊縫性能和裝配要求的改善程度，為激光填絲焊接應(yīng)用于鐵素體不銹鋼鋼帶焊接提供理論支持。