汽車排氣系統(tǒng)用超純鐵素體不銹鋼的焊接
2015-7-29 10:53:21 點(diǎn)擊：
21世紀(jì)對汽車廢氣排放管理規(guī)定更加苛刻，汽車發(fā)動機(jī)的排氣溫度呈不斷上升趨勢，汽車零部件還要求輕量化，從而對汽車用材提出更高的要求，汽車排氣系統(tǒng)所用材料正在從鑄鐵和鍍鋁碳鋼向鐵素體不銹鋼方向發(fā)展。普通鐵素體不銹鋼雖然具有優(yōu)良的抗應(yīng)力腐蝕性能和抗高溫氧化性能，但是塑性和韌性較低，對晶間腐蝕比較敏感，焊接過程中易出現(xiàn)裂紋，成型性和焊接性較差，使其應(yīng)用受到了很大限制。而超純鐵素體不銹鋼通過大幅度降低C、N和調(diào)整Mo、Ti、Nb等元素的含量，使鋼的焊接、加工、耐腐蝕和耐高溫等各種性能明顯改善，目前主要用于汽車排氣系統(tǒng)的制造。
排氣系統(tǒng)所用的不銹鋼管是由鋼帶卷成管狀，通過焊接方式制造的，焊縫很大程度上影響了零件的成型性和耐腐蝕性。與普通鐵素體不銹鋼相比，超純鐵素體不銹鋼的焊接具有特殊性，因此，了解超純鐵素體不銹鋼的焊接技術(shù)及工藝要求對提高汽車品質(zhì)具有重要意義。
超純鐵素體不銹鋼對晶間腐蝕的敏感性比普通鐵素體不銹鋼低，晶間腐蝕的傾向大小與其C、N含量有關(guān)。隨著C和N總含量降低，并且適當(dāng)增加固碳元素含量，抗晶間腐蝕的能力會增強(qiáng)。同時，若焊接過程中保護(hù)效果不好或焊接工藝不當(dāng)而造成焊縫C、N、O等雜質(zhì)含量增加，也會產(chǎn)生晶間腐蝕。因此，對于超純鐵素體不銹鋼，焊接時應(yīng)加強(qiáng)保護(hù)，防止焊縫的污染至關(guān)重要，同時還要控制焊接材料中的C和N含量低于其在母材中的含量。
超純鐵素體不銹鋼焊接時存在的主要問題是焊接接頭的脆化。由于Cr含量高，C含量低，不論在高溫還是在低溫下都是單一的鐵素體組織，加熱時有強(qiáng)烈的晶粒長大傾向。該鋼通常在退火狀態(tài)下焊接，組織為固溶微量C和N的鐵素體及少量均勻分布的C和N的化合物。當(dāng)焊接溫度高于950℃且停留時間過長時，便會引起熱影響區(qū)晶粒急劇長大和C、N化合物沿晶界聚集，使得焊接接頭的塑性和韌性下降，這種粗大的組織不能通過熱處理進(jìn)行細(xì)化。因此，采用較小的線能量，減少在高溫區(qū)的停留時間是選擇焊接方法和焊接參數(shù)的基本原則。
用超純鐵素體不銹鋼制造汽車排氣管，需要選擇能量集中，熱輸入小的焊接方法和焊接參數(shù)，同時還要加強(qiáng)焊接區(qū)的保護(hù)效果。TIG焊、激光焊、高頻焊和等離子弧焊在排氣管焊接中應(yīng)用較多。這幾種焊接方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，為了揚(yáng)長避短，將幾種焊接方法加以組合形成新的焊接工藝是當(dāng)前不銹鋼焊管技術(shù)發(fā)展的新趨勢，并且組合焊接的整個焊接系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)自動化，可以滿足現(xiàn)代汽車大批量、高效率生產(chǎn)的要求。
排氣系統(tǒng)所用的不銹鋼管是由鋼帶卷成管狀，通過焊接方式制造的，焊縫很大程度上影響了零件的成型性和耐腐蝕性。與普通鐵素體不銹鋼相比，超純鐵素體不銹鋼的焊接具有特殊性，因此，了解超純鐵素體不銹鋼的焊接技術(shù)及工藝要求對提高汽車品質(zhì)具有重要意義。
超純鐵素體不銹鋼對晶間腐蝕的敏感性比普通鐵素體不銹鋼低，晶間腐蝕的傾向大小與其C、N含量有關(guān)。隨著C和N總含量降低，并且適當(dāng)增加固碳元素含量，抗晶間腐蝕的能力會增強(qiáng)。同時，若焊接過程中保護(hù)效果不好或焊接工藝不當(dāng)而造成焊縫C、N、O等雜質(zhì)含量增加，也會產(chǎn)生晶間腐蝕。因此，對于超純鐵素體不銹鋼，焊接時應(yīng)加強(qiáng)保護(hù)，防止焊縫的污染至關(guān)重要，同時還要控制焊接材料中的C和N含量低于其在母材中的含量。
超純鐵素體不銹鋼焊接時存在的主要問題是焊接接頭的脆化。由于Cr含量高，C含量低，不論在高溫還是在低溫下都是單一的鐵素體組織，加熱時有強(qiáng)烈的晶粒長大傾向。該鋼通常在退火狀態(tài)下焊接，組織為固溶微量C和N的鐵素體及少量均勻分布的C和N的化合物。當(dāng)焊接溫度高于950℃且停留時間過長時，便會引起熱影響區(qū)晶粒急劇長大和C、N化合物沿晶界聚集，使得焊接接頭的塑性和韌性下降，這種粗大的組織不能通過熱處理進(jìn)行細(xì)化。因此，采用較小的線能量，減少在高溫區(qū)的停留時間是選擇焊接方法和焊接參數(shù)的基本原則。
用超純鐵素體不銹鋼制造汽車排氣管，需要選擇能量集中，熱輸入小的焊接方法和焊接參數(shù)，同時還要加強(qiáng)焊接區(qū)的保護(hù)效果。TIG焊、激光焊、高頻焊和等離子弧焊在排氣管焊接中應(yīng)用較多。這幾種焊接方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，為了揚(yáng)長避短，將幾種焊接方法加以組合形成新的焊接工藝是當(dāng)前不銹鋼焊管技術(shù)發(fā)展的新趨勢，并且組合焊接的整個焊接系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)自動化，可以滿足現(xiàn)代汽車大批量、高效率生產(chǎn)的要求。
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