焊后熱處理對SUS304不銹鋼管焊接接頭組織及性能的影響

SUS304不銹鋼管具有優(yōu)良的耐蝕性能、力學(xué)性能、冷熱加工性能和焊接性被廣泛于車輛、宇航、建筑機(jī)械、壓力容器和建筑等行業(yè)。SUS304不銹鋼管產(chǎn)量和消耗最大，在室溫下組織以亞穩(wěn)定的奧氏體相存在，在高溫環(huán)境下使用會有腐蝕現(xiàn)象，研究發(fā)現(xiàn)貧鉻理論是導(dǎo)致奧氏體不銹鋼管耐蝕性下降的主要原因。實際生產(chǎn)應(yīng)用中，SUS304不銹鋼管的服役溫度高達(dá)800℃，而且焊接時會經(jīng)過敏化溫度區(qū)450-850℃，敏化溫度區(qū)間焊縫晶界會產(chǎn)生碳化物，焊接接頭的組織和性能會因此而改變，導(dǎo)致焊接接頭過早失效。因此，對SUS304不銹鋼管焊接接頭進(jìn)行焊后熱處理，模擬實際服役環(huán)境，研究其組織、耐蝕性和力學(xué)性能，為SUS304不銹鋼管等離子弧焊工程應(yīng)用提供理論依據(jù)。

  當(dāng)熱處理時間一定，SUS304不銹鋼管母材中析出物的數(shù)量隨熱處理溫度的升高而增加，粒徑也相應(yīng)增大，高于某一溫度，析出相的數(shù)量會隨著熱處理溫度的升高逐漸減少。相關(guān)文獻(xiàn)記載，熱處理溫度的升高會促進(jìn)晶粒內(nèi)部的析出相溶解，晶界位置的鏈狀和粒狀析出相溶解到奧氏體基體內(nèi)部，最終形成完全的單一奧氏體組織。

 1. 隨著熱處理時間的延長，焊縫和熱影響區(qū)組織中鐵素體含量減少，焊縫組織中析出少量的鉻鐵化合物，熱處理時間越長，析出相越多。母材組織隨時間的增長析出物的數(shù)量漸漸增多，晶界析出物不斷向晶內(nèi)生長晶界變清晰，多數(shù)攣晶被吞并溶解，奧氏體組織變均勻。

 2. 500℃和700℃條件下隨著熱處理時間的延長，焊縫的自腐蝕電位逐漸下降，點蝕電位逐漸降低，樣品越來越容易發(fā)生腐蝕，耐蝕性下降。母材的耐蝕性也逐漸下降，下降的幅度呈先快后慢，900℃焊縫耐蝕性隨熱處理時間的延長而上升。

 3. 隨著熱處理時間的延長，抗拉強(qiáng)度逐漸遞減，減小速率先快后慢。斷裂位置均發(fā)生在熱影響區(qū)。拉伸斷口的斷裂機(jī)制為微空聚集型斷裂。在拉伸過程中生成的析出物成為孔洞的形核質(zhì)點，熱處理時間越長，析出物越多，時效脆化越嚴(yán)重，抗拉強(qiáng)度越低。

 4. 隨著熱處理溫度的提高，焊縫和熱影響區(qū)鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變速率越快。在700℃條件下焊縫區(qū)和熱影響區(qū)析出的化合物量最多。母材中析出物的數(shù)量隨熱處理溫度的升高而增加，粒徑也相應(yīng)增大。

 5. SUS304不銹鋼管900℃熱處理相對于500℃和700℃耐蝕性相對較好。700℃的耐蝕性最低，焊縫區(qū)在700℃條件下最為敏感析出物生成量最多，使其耐蝕性最低。母材組織中耐蝕性結(jié)果變化與焊縫區(qū)相類似，700℃耐蝕性下降幅度最明顯。

 6. 700℃熱處理條件下，SUS304不銹鋼管抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度最低。700℃析出鉻鐵化合物相最多，500℃和900℃熱處理條件下析出相數(shù)量相對較少，析出的碳化物量越多，時效脆化越嚴(yán)重。