M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢TIG焊连接机理

乔丽学; 余刚; 曹睿; 董浩; 王彩芹; 车洪艳; 王铁军; 闫英杰

doi:10.7512/j.issn.1001-2303.2023.06.08

焊接工艺 | 浏览量 : 0 下载量: 1064 CSCD: 0

PDF
导出
分享
收藏
专辑

M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢TIG焊连接机理
TIG Welding Mechanism of M390 Martensitic Stainless Steel and 304 Austenitic Stainless Steel
2023年53卷第6期页码：48-54
收稿：2022-07-07，

修回：2023-04-20，

纸质出版：2023-06-25
DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.06.08
稿件说明：

移动端阅览

乔丽学，余刚，曹睿，等.M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢TIG焊连接机理［J］.电焊机，2023，53（6）：48-54. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.06.08.

QIAO Lixue, YU Gang, CAO Rui, et al.TIG Welding Mechanism of M390 Martensitic Stainless Steel and 304 Austenitic Stainless Steel[J].Electric Welding Machine, 2023, 53(6): 48-54. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.06.08.

摘要

针对M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢的连接问题，使用TIG焊接方法，并对M390/304焊接接头进行拉伸、维氏显微硬度测试、SEM及EDS表征焊接接头力学性能及微观组织，X射线衍射分析各区域中相组成，统计焊缝及M390一侧不同区域的晶粒尺寸，揭示焊接接头的断裂机理。研究结果表明，采用TIG焊可以实现M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢异种金属连接，得到焊缝形貌美观、无孔洞、无夹杂等缺陷的焊接接头。最佳焊接工艺参数为：焊接电流120 A，电弧电压16 V，焊接速度3.3 mm/s；对应的抗拉强度为266 MPa。焊缝由马氏体、M

及M

组成，焊缝中晶粒尺寸最大，平均晶粒尺寸为17.96 μm。由于焊缝基体组织为马氏体且晶粒尺寸最大，焊接接头断裂在焊缝，断裂类型为解理断裂。M390侧和焊缝中碳化物主要为（Cr、V）碳化物，从M390母材到粗晶区，碳化物形貌逐渐由颗粒状向长条状演变，热的作用导致碳化物长大聚集。

Abstract

M390 high carbon martensitic stainless steel and 304 austenitic stainless steel are joined by Tungsten Inert Gas arc welding (TIG) experiments in the manufacturing of high-end cutting tools. The mechanical properties and microstructure of the welded joint were characterized by tensile experiment

vickers microhardness test

Scanning Electron Microscope (SEM) and Energy Dispersive Spectrometer (EDS). Analysis of phase composition in each location using X-ray diffraction. The grain sizes in different areas on M390 side are measured and joining mechanism of the welded joint was revealed. The results show that: M390 high carbon martensitic stainless steel and 304 austenitic stainless steel TIG welding joints with beautiful weld appearance

no holes

no inclusions and other defects can be achieved. The best welding process parameters are welding current of 120 A

welding voltage of 16 V

welding speed of 3.3 mm/s

the corresponding tensile strength can reach 266 MPa. The weld metal is composed of martensitic、M

and M

. The grain size in weld metal is the largest

which can reach an average grain size of 17.96 μm. Because the weld metal matrix is martensitic

with the highest grain size

cleavage fracture occurs in the weld metal. The carbides in M390 side and weld metal are mainly (Cr

V) carbides. The carbide morphology gradually evolves from block shape to long strip shape from M390 base metal to the coarse-grained region.

关键词

Keywords

references

王铁军，杨博，梁晨，等 . 退火温度对热轧态M390组织与性能的影响［J］. 材料导报， 2020 ， 34 （ 12 ）： 12122 - 12126 .

WANG T J ， YANG B ， LIANG C ， et al . Effect of annealing temperature on microstructure and mechanicalproperty of hot－rolled M390 ［J］. Materials Reports ， 2020 ， 34 （ 12 ）： 12122 - 12126 .

陈年荣 . 钨极氩弧焊［M］. 机械工业出版社， 1984 .

DAK G ， PANDEY C . Experimental investigation on microstructure，mechanical properties，and residual stresses of dissimilar welded joint of martensitic P92 and AISI 304L austenitic stainless steel ［J］. International Journal of Pressure Vessels and Piping ， 2021 （ 6 ）： 104536 .

KULKARNI A ， DWIVEDI D K ， VASUDEVAN M . Dissimilar metal welding of P91 steel-AISI 316L SS with Incoloy 800 and Inconel 600 interlayers by using activated TIG welding process and its effect on the microstructure and mechanical properties ［J］. Journal of Materials Processing Technology ， 2019 ， 274 ： 116280 .

LI S ， HU L ， DAI P ， et al . Influence of the groove shape on welding residual stresses in P92/SUS304 dissimilar metal butt-welded joints ［J］. Journal of Manufacturing Processes ， 2021 ， 66 ： 376 - 386 .

李克俭，李晓刚，张宇，等 . 异种金属焊接接头微观组织演化及高温失效机理综述［J］. 电焊机， 2020 ， 50 （ 09 ）： 17 - 43 .

LI K J ， LI X G ， ZHANG Y ， et al . Review on microstructure evolution and high temperature failure mechanism of dissimilar metal welded joints ［J］. Electric Welding Machine ， 2020 ， 50 （ 09 ）： 17 - 43 .

陈瑜 . 310s与Q235异种钢焊接（性能）分析［J］. 低碳世界， 2016 （ 13 ）： 22 - 24 .

CHEN Y . Welding （performance） analysis of 310s and Q235 dissimilar steel ［J］. Low Carbon World ， 2016 （ 13 ）： 22 - 24 .

杜兵，李彦 . 异种钢接头熔合区的脆化与断裂行为［J］. 焊接学报， 1998 （ 01 ）： 10 - 14 .

DU B ， LI Y . Embrittlement and fracture behavior of fusion zone in dissimilar steel welded joints ［J］. Transactions of The China Welding Institution ， 1998 （ 01 ）： 10 - 14 .

SALEM G B ， CHAPULIOT S ， BLOUIN A ， et al . Brittle fracture analysis of Dissimilar Metal Welds between low-alloy steel and stainless steel at low temperatures ［J］. Procedia Structural Integrity ， 2018 ， 13 ： 619 .

YOU Y Y ， SHIUE R K ， SHIUE R H ， et al . The study of carbon migration in dissimilar welding of the modified 9Cr-1Mo steel ［J］. Journal of Materials Science Letters ， 2001 ， 20 ： 1429 - 1432 .

占礼春，马党参，迟宏宵，等 . 冷作模具钢奥氏体化过程的碳化物溶解情况［J］. 钢铁研究学报， 2012 ， 24 （ 10 ）： 29 - 32 .

ZHAN L C ， MA D C ， CHI H X ， et al . Carbides dissolution of cold work die steels during austenitizing ［J］. Journal of Iron and Steel Research ， 2012 ， 24 （ 10 ）： 29 - 32 .

林发驹，李雄，吴铖川 . 冷轧辊用半高速钢碳化物细化工艺技术研究［J］. 钢铁钒钛， 2021 ， 42 （ 03 ）： 162 - 171 .

LIN F J ， LI X ， WU C C . Study on the carbide refining technology of semi high speed steel for cold roller ［J］. Iron Steel Vanadium Titanium ， 2021 ， 42 （ 03 ）： 162 - 171 .

尹超，徐涛，张卫兵，等 . 几种碳化物与钴在不同烧结温度下的相互作用与影响［J］. 粉末冶金材料科学与工程， 2016 ， 21 （ 01 ）： 116 - 122 .

YIN C ， XU T ， ZHANG W B ， et al . Interaction of several kinds of carbide and cobalt under different sintering temperatures ［J］. Materials Science and Engineering of Powder Metallurgy ， 2016 ， 21 （ 01 ）： 116 - 122 .