在(zai)價(jia)格低(di)廉的低(di)碳(tan)鋼(gang)上堆(dui)(dui)(dui)焊耐蝕合(he)金，大多(duo)采(cai)用帶極(ji)埋弧(hu)堆(dui)(dui)(dui)焊的方法實施。20世紀70年代國(guo)外發明了用帶極(ji)電(dian)(dian)渣堆(dui)(dui)(dui)焊技術，具有熔敷率高、稀釋率低(di)、焊縫成形好等優點，近年來(lai)在(zai)工業發達(da)的國(guo)家得到廣泛的應用。采(cai)用帶極(ji)電(dian)(dian)渣堆(dui)(dui)(dui)焊（ESW）和帶極(ji)埋弧(hu)焊（SAW）兩種(zhong)不(bu)同的方法在(zai)Q235母(mu)材上熔敷不(bu)銹鋼(gang)層(ceng)，對堆(dui)(dui)(dui)焊金屬(shu)的電(dian)(dian)化學腐(fu)蝕及晶間腐(fu)蝕性(xing)能進行了比較。
一、試驗(yan)設備和材料(liao)
試(shi)驗設備(bei)采用MZ-1000電(dian)源和FD11-200T平焊小車配帶極堆焊機(ji)頭。
母材為低碳鋼Q235，尺寸為400mm×200mm×10mm。焊接材料選用自行研制的帶極電渣堆焊用燒結焊劑、熔煉焊劑HJ431和尺寸為25mm×0.4mm的奧氏體不銹鋼焊帶。堆焊試板和不(bu)銹鋼焊(han)帶(dai)的化學成分見表5-67。
二、堆焊工藝(yi)及腐蝕試驗(yan)
1. 帶極堆(dui)焊層金屬的制備與工藝
堆焊(han)(han)參數(shu)是：焊(han)(han)接(jie)電流338～380A，初始電壓26～30V，焊(han)(han)接(jie)速度4～8m／h，在(zai)Q235母材上分別進行(xing)帶(dai)極(ji)(ji)電渣堆焊(han)(han)和帶(dai)極(ji)(ji)埋(mai)弧(hu)堆焊(han)(han)。利用 Bruker Elmental 直讀光譜(pu)儀對堆焊(han)(han)層金(jin)屬進行(xing)成分分析，結果(guo)見表5-68。
注：SAW為(wei)帶極電弧堆(dui)焊(han)(han)，ESW為(wei)帶極電渣(zha)堆(dui)焊(han)(han)。
2. 電化學腐蝕(shi)試驗
電化學腐蝕試樣的制取是在金屬的中間位置處，從表面刨去2mm，采用線切割方法截取10mmx10mmx3mm試樣。選用PS-268A型化學測量儀，電極采用參比甘汞電極、輔助鉑電極和工作電極構成的三電極體系。試驗在室溫下進行測定，腐蝕液選用質量分數為9.8％H2SO4溶液或5％HCI溶液，采樣周期為1s，以60mV／min的速度進行掃描，對電流和電位進行采集。
3. 晶間(jian)腐蝕試驗(yan)
晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)試樣(yang)的制(zhi)備方(fang)法與電化學腐(fu)蝕(shi)(shi)試樣(yang)相同。試驗(yan)按(an)國家標準GB／T 4334-2008《金屬和合金的腐(fu)蝕(shi)(shi) 不銹鋼晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)試驗(yan)方(fang)法》進行(xing)，晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)狀況采用XJG-05大型金相顯微(wei)鏡觀察。
三、試(shi)驗結果
1. 電化(hua)學腐(fu)蝕試驗結(jie)果
腐蝕性(xing)能特性(xing)值(zhi)見表(biao)(biao)5-69。從(cong)表(biao)(biao)中可知，3種堆焊(han)(han)層(ceng)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)的金(jin)屬(shu)(shu)(shu)的自腐蝕電位約為(wei)-433mV，母(mu)材的自腐蝕電位為(wei)-480mV；兩種帶(dai)(dai)極(ji)(ji)電渣(zha)堆焊(han)(han)層(ceng)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)的自腐蝕電流接(jie)近于0.17mA，遠(yuan)小于帶(dai)(dai)極(ji)(ji)埋弧堆焊(han)(han)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)0.44mA和母(mu)材的1.12mA；以此判斷，帶(dai)(dai)極(ji)(ji)電渣(zha)堆焊(han)(han)層(ceng)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)的耐蝕性(xing)比帶(dai)(dai)極(ji)(ji)埋弧堆焊(han)(han)層(ceng)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)和母(mu)材好(hao)。
從表5-69也(ye)可知，在(zai)5％HCI溶(rong)液中，堆(dui)焊層(ceng)金(jin)屬(shu)的自腐蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)約為-440mV，高于母材(cai)-492mV；其自腐蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)流接近(jin)于0.48mA，遠低(di)于母材(cai)1.22mA。因此(ci)，在(zai)5％HCI溶(rong)液中，堆(dui)焊層(ceng)金(jin)屬(shu)的抗腐蝕(shi)(shi)能力大致相同(tong)。
2. 晶間腐蝕(shi)試(shi)驗結(jie)果與分析
堆焊金屬在10％草酸溶液中(zhong)浸(jin)蝕(shi)后的(de)(de)金相(xiang)組織形貌上可以看出：當(dang)焊接(jie)速(su)度越小時，帶極電渣堆焊層金屬金相(xiang)晶(jing)(jing)(jing)粒(li)(li)越粗大，被網狀分(fen)布的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)溝(gou)包(bao)(bao)圍的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)粒(li)(li)越多，部分(fen)晶(jing)(jing)(jing)粒(li)(li)被腐(fu)蝕(shi)溝(gou)包(bao)(bao)圍的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)內有凹坑；相(xiang)反，隨(sui)著焊接(jie)速(su)度的(de)(de)加快，晶(jing)(jing)(jing)粒(li)(li)變得(de)細小，被網狀分(fen)布的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)溝(gou)包(bao)(bao)圍的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)粒(li)(li)越少。
造成(cheng)堆焊(han)(han)金屬(shu)(shu)層金屬(shu)(shu)晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕程度(du)不(bu)同的(de)(de)原因是(shi)采用帶(dai)(dai)極埋弧(hu)堆焊(han)(han)技術，熔化焊(han)(han)材(cai)(cai)和母材(cai)(cai)所(suo)需要的(de)(de)熱量(liang)是(shi)由中(zhong)心軸溫(wen)度(du)可達上萬度(du)的(de)(de)電弧(hu)產生，得到的(de)(de)堆焊(han)(han)金屬(shu)(shu)碳含(han)(han)量(liang)高，鉻(ge)(ge)(ge)含(han)(han)量(liang)低(di)(di)，從(cong)(cong)而造成(cheng)帶(dai)(dai)極埋弧(hu)堆焊(han)(han)層金屬(shu)(shu)抗晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕性(xing)能下降。在帶(dai)(dai)極電渣(zha)(zha)堆焊(han)(han)工藝中(zhong)，熔化焊(han)(han)材(cai)(cai)和母材(cai)(cai)所(suo)需要的(de)(de)熱量(liang)由溫(wen)度(du)為(wei)2300℃左右的(de)(de)熔融(rong)態渣(zha)(zha)池(chi)供給，形(xing)成(cheng)的(de)(de)晶(jing)粒較細小，因此單(dan)位體積(ji)的(de)(de)晶(jing)界面(mian)積(ji)小，導致晶(jing)界形(xing)成(cheng)貧(pin)鉻(ge)(ge)(ge)區的(de)(de)傾向變小；另一方面(mian)，帶(dai)(dai)極電渣(zha)(zha)堆焊(han)(han)層金屬(shu)(shu)的(de)(de)碳含(han)(han)量(liang)低(di)(di)，鉻(ge)(ge)(ge)含(han)(han)量(liang)高，這(zhe)種“低(di)(di)碳高鉻(ge)(ge)(ge)”減少了鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)碳化物在晶(jing)界的(de)(de)析出，從(cong)(cong)而保證了帶(dai)(dai)極電渣(zha)(zha)堆焊(han)(han)層具有良好(hao)的(de)(de)抗晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕性(xing)能。
由此可知，堆焊金屬層的抗晶間腐蝕程度的優劣順序為ESWv=8m/h>ESWv=4m/h>SAWv=8m/h，帶極電渣堆焊層金屬的抗晶間腐蝕性能優于帶極埋弧堆焊層金屬，此結果與9.8％H2SO4溶液中的電化學腐蝕結果相吻合。
