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镍基690合金具有极佳的耐蚀能力

时间: 2011-07-08 09:00 来源: 作者: 点击:
关键词:镍基690 合金、SUS 304L、异种金属焊接、GTAW、SMAW、Nb、Ti、微结构、碳化物、氮化物

镍基690 合金具有极佳的耐蚀能力,而常被用于能源、化学等工业中,因此,其异种金属焊件也具有极大的使用潜力。本研究在探讨镍基690 合金与SUS 304L 之异种金属焊接特性与微结构。研究中镍基690 合金与SUS 304L 不锈钢异种金属焊件先在gas tungsten arc welding (GTAW)制程中,使用Inconel filler metal 52与Inconel filler metal 82 (52, 82),以比较两者在组织、机械性能与抗蚀能力;之后再以shield metal arc welding制程进行异种金属焊接,为参考Inconel welding electrode 152 成份,使用52 为心线,藉由改变的Nb 与Ti 含量,来改变焊条成份(Nb: 0.1~3.35wt-%, Ti: 0.09~0.91wt-%),分析Nb 与Ti 两者对焊道组织、机械性质与耐蚀性能的影响。

研究结果显示G-82 焊件因焊接速度较快,总入热量较低,焊道组织为柱状枝晶,有较多枝晶间组织,为富Nb 组织、富Ti 组织与细小的TiN 与(Ti,Nb)N 颗粒;G-52焊道组织是以胞状晶为主,含富Ti 的枝晶间组织与细小TiN 颗粒,而其焊根有碳化铬明显析出,但整体上,晶界附近的铬含量仍较高。机械性质上,G-82 的焊道硬度、抗拉强度与延伸率均较G-52 佳,两者的拉伸断口皆呈延性,其中G-82 断在镍基690合金,而G-52 则断在焊道; G-52 则具有较佳的抗沿晶腐蚀能力,枝晶间与晶界为两焊道的主要腐蚀位置。

改变Nb 与Ti 含量的研究显示,Nb 的增加促使焊道组织而由胞状晶转变为柱状枝晶与等轴枝晶,二次臂与枝晶间组织也随之长出与增加,低Nb 试件之焊冠含Al-Ti氧化物,焊根有晶界碳化物明显析出;高Nb 试件的焊冠含Nb3Ni2Si 与较大的富Nb组织,焊跟则有细小(Nb,Ti)CN 颗粒与较小富Nb 组织。Ti 增加则使焊道外观与焊接作业性皆随之变差,所有试件的焊道组织皆相同—为等轴枝晶,焊冠枝晶随Ti 添加量而细化,此外,焊道含Al-氧化物、富Nb 组织与(Nb,Ti)C,这些物质的Ti 含量随添加量而增加,焊根则无晶界碳化铬析出。

机械性质变化上, Nb 明显提升焊冠硬度,但却会降低焊件延伸率,其微观断口趋向枝晶间脆裂,中间添加的Nb 具有较佳的抗沿晶耐蚀能力,低Nb 与高Nb 各自出现明显晶界与枝晶间的腐蚀;添加Ti 可增加焊道硬度与延伸率,微观断口之韧窝随之变为细密,沿晶腐蚀试验显示焊道的腐蚀形貌会由相连状转变为较密的圆点状。(end)

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