研究了各种氩弧焊工艺参数对304L不锈钢管焊缝成形的影响，分析了焊缝的显微组织，测试了焊缝的力学性能。结果是对焊时焊接电流为50A时，焊缝成形较好，焊缝结构为柱状晶，热影响区结构较复杂，焊缝强度和硬度为拉伸断裂基材的位置。
自上世纪初发明不锈钢管以来，其优异的耐腐蚀性能在经济建设中发挥了举足轻重的作用，包括船舶、汽车、汽车、航空航天、桥梁、建筑、压力容器、储罐和工程机械等。管道和家用电器等行业。在不锈钢管的加工工艺中，焊接是最重要也是必不可少的加工工艺。焊接件的数量、品种和规格不断增加，对焊接技术和质量的要求也越来越高。此外，随着技术的引进，国外不锈钢管品种和牌号、焊接新材料、焊接新工艺、焊接新工艺在国内市场上逐渐增多，因此也提出了很多国内焊接技术人员。钨极电弧焊因其焊接质量好、无飞溅而备受关注。准确合理地选择工艺参数是最大限度提高设备效率、防止焊接缺陷、保证焊接质量的重要因素。所以它被广泛用于焊接不锈钢管。
本文研究了不同焊接工艺中焊缝的形成，观察了焊缝的显微组织，同时研究了焊缝的力学性能。
1 试验设备和方法
测试中使用的焊机为WSE-200交直流焊机，在电源外具有突降特性。电极采用直径1mm的铈钨电极，氩气流量为10L/min，具有层流保护。试验采用填丝法，所用焊丝为直径2mm的H0Cr19Ni9Ti不锈钢管焊丝。试板为304L不锈钢管，尺寸为100mm100mm2mm和50mm200mm2mm。焊前必须将试板表面打磨干净，防止锈蚀和油污影响焊缝质量。
焊接后，用维氏硬度计测量不同零件的硬度，用光学显微镜观察结构，用拉伸试验机测试焊接试样的力学性能。
2 测试结果与讨论
2.1 焊接工艺参数对焊缝形成的影响
本试验采用平面焊和工字槽对焊，电弧电压为11V，平面操作焊接电流为30A和36A，对焊焊接电流为50A和60A。焊接后的焊缝形状见如图1。
如图1所示，可以看出，在焊接平面时，焊接电流为36A时，焊接成型更美观，焊接电流为30A时。焊缝均匀，呈波纹状，焊缝长这样：更好的。如果对焊的焊接电流为50A，焊缝比60A的焊接电流更美观，焊缝更均匀。当焊接电流增大时，流入母材的热量增加，母材的熔化速度增加，在相同的焊接速度下容易出现熔深等焊接缺陷。
焊透直接影响焊缝的承载能力。焊缝成形系数是标准焊缝的重要参数。焊缝成形因子的大小影响熔池脱气的难易程度、熔体的结晶方向。分离的严重程度，焊缝的形成系数越大，焊缝发生热裂纹的趋势就越小。未熔合、咬边和层间夹渣等缺陷较少。可以更容易地控制焊缝成形性能。如表1所示，平面焊的焊接电流为30A，对焊的焊接电流为50A时，焊缝形成系数较大，焊缝不易夹杂。气孔和熔渣。
2.2 焊缝结构及形状分析
基材为304L不锈钢管，即0Cr18Ni9，金相组织见如图2。由于Cr含量高，304L不锈钢管在常温下为奥氏体不锈钢管，基体为奥氏体双晶和少量碳化物。
焊接工艺同“特殊热处理工艺”。由于距熔池的距离不同，焊缝和热影响区被加热到不同的温度。焊后冷却时，按以下温度冷却：不同的冷却速度使组织复杂化。
通过切割、研磨、抛光、腐蚀和其他步骤从焊接区制备金相样品。光镜下观察到的组织形态见如图3。
在图3 中，母材为奥氏体组织，焊缝区为柱状结构，含有一些碳化物。焊缝呈柱状结构主要是因为焊缝的结晶从熔池底壁向中心生长，结晶过程中各个方向的散热速率不同。快速耗散方向的晶体优先沿相反方向生长成柱状晶体。焊缝部位主要由奥氏体和少量铁素体和碳化物组成，高铁素体含量使组织粗糙。热效应分为熔化区、过热区、再结晶区和不完全再结晶区。
在焊缝中，从靠近熔合线的区域到基体结构的过渡就是熔合区。熔合区的温度介于液相线和固相线之间。焊缝和母材会产生规则的熔合，因此界面是不均匀的。虽然晶粒很粗，化学成分和组织很不均匀，冷却后的组织是过热奥氏体组织，面积很窄，金属组织观察实际上很难分辨清楚，但强度该区域的焊缝塑性影响很大，在熔合线附近往往会产生裂纹和脆性裂纹。
过热区也称为粗晶区，该区的温度范围从固相线以下到1100。加热温度高，金属过热，奥氏体晶粒长大。粗奥氏体以更快的速度冷却形成特殊结构——-Widmanite 结构。 Widmanite 组织本质上是粗大的奥氏体晶粒和先共析铁素体薄片，这些Widmanite 组织不仅晶粒粗大，而且晶粒中还含有脆性铁素体薄片。由于表面的原因，韧性低。威曼氏体组织的形成与焊缝热影响区的过热程度有关，与金属在高温下的停留时间有关。
再结晶区也称为正火区或细晶区，该区被加热到从Ac3峰值温度到晶粒开始快速生长之前的温度范围的温度范围。奥氏体化。奥氏体晶粒在尚未长大的状态下被冷却，以获得均匀、精细、少量的铁素体+奥氏体组织，相当于热处理中的正火组织。结构、塑性和韧性都比较好，比母材好很多。
不完全再结晶区也称为部分相变区或不完全再结晶区，该区域加热至最高温度Ac1Ac3，低碳钢约750900，只有一部分金属发生再结晶相变。其余为未发生相变的原始奥氏体晶粒，因此该区域是粗细晶粒混合的区域。在粗大的原始奥氏体晶粒中，有一组再结晶的原始细小铁素体和奥氏体，由于该区域晶粒尺寸不均匀，力学性能也不均匀。
2.3 焊接接头力学性能检测
2.3.1 焊缝显微硬度分析
焊缝硬度试验采用维氏显微硬度计进行，结果见表2。
焊丝应按“等强度匹配原则”选择。所选焊丝的强度必须大于或等于母材的强度，使焊缝的硬度高于母材的硬度。热影响区晶粒面积大，强度低。
2.3.2 拉伸性能测试
焊后进行焊缝拉伸性能试验，按GB/T2649-1989切割试样，按如图4和表3制备试样形状和尺寸。
将制备好的样品用拉伸试验机进行拉伸试验，试验所用的最大拉力为3.643 kN，拉伸强度为734.54 MPa。拉伸断裂部分在母材内，说明焊缝的抗拉强度高于母材的抗拉强度，符合标准要求。
3 结论
(1)比较不同焊接电流对焊缝成形的影响。结果是在对焊中，焊接电流为50A时，焊缝成型更美观，焊缝成型系数越大，生产缺陷越少。
(2)焊后焊缝显微组织观察分析，焊缝为柱状晶体，热影响区显微组织较为复杂。
(3)焊缝硬度试验和拉伸力学性能试验表明，焊缝的强度和硬度均优于母材，断裂位置在母材内。