華中科技大學Corros. Sci.：奧氏體不銹鋼激光-電弧復合焊過程中外磁場對耐點蝕性的影響

【引言】

奧氏體不銹鋼(ASS)由于其優異的機械性能和抗局部腐蝕能力，在核能、石油化工和航海領域應用廣泛。奧氏體不銹鋼點蝕經常發生在δ鐵素體中，并且通過該相的選擇性溶解而擴散。304 ASS作為一種典型的奧氏體不銹鋼，通常在焊接區存在少量的δ鐵素體相，在奧氏體基體不均勻分布，促進點蝕生成。近年來在電磁加工領域，尤其是通過弱磁場改變奧氏體不銹鋼焊接區成形性和性能方面有很大的進步，然而激光-電弧復合焊過程中弱磁場對奧氏體不銹鋼鐵素體以及耐點蝕性的影響鮮有報道。

【成果簡介】

北京時間7月27日，華中科技大學蔣平團隊在Corrosion Science上在線發表了一篇題目為“Effect of magnetic field applied during laser-arc hybrid welding in improving the pitting resistance of the welded zone in austenitic stainless steel”的文章。在該文章中，研究人員在恒溫30℃、3.5%NaCl溶液中進行電位極化試驗，通過點蝕電位(E_pit vs SCE)和鈍化電流密度( -0.16V_SCE的Ip)來評估耐點蝕性。本文最大的創新點在于研究者對激光-電弧復合焊過程中弱磁場對奧氏體不銹鋼鐵素體以及耐點蝕性的影響做了相應的實驗并得出結論：在激光-電弧復合焊接的過程中，施加外磁場可以提高奧氏體不銹鋼焊接區的耐點蝕性能。

【圖文導讀】

圖1 實驗裝置原理圖

焊接板材為3.5mm厚度的SUS304板，使用光學顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀察焊接區的微觀結構。

圖2 工作電極選擇區域

工作電極鑲嵌在環氧樹脂中，銅線連接在背面。

圖3 焊接處橫截面形貌態及鐵素體微觀結構

a,d. 0mT樣品在焊接處的橫截面形態、鐵素體微觀結構；

b,e. 24mT樣品在焊接處的橫截面形態、鐵素體微觀結構；

c,f. 32mT樣品在焊接處的橫截面形態、鐵素體微觀結構；

g. 高倍放大的板條狀鐵素體；

h. 高倍放大的骨架狀鐵素體。

圖4 不同外磁場強度下焊接區δ鐵素體的IPF和ODF表征

a,f. 0mT;

b,g. 8mT;

c,h. 16mT;

d,i. 24mT;

e,j. 32mT。

圖5 不同外磁場強度下304 ASS樣品的開路電位曲線

樣品在30℃、3.5%NaCl溶液中浸泡40分鐘。

圖6 不同電流密度和外磁場強度曲線

a.?在3.5%NaCl溶液中，不同外磁場強度下304 ASS焊接區的極化曲線；

b.?在-0.16VSCE下分散頻帶Epit和Ip即外磁場強度函數曲線。

圖7 點蝕孔的形態和深度測量

a,b.?在0mT的點蝕孔的形態和深度測量；

c,d.?在24mT的點蝕孔的形態和深度測量。

圖8 δ相相界附近Cr分布的EDS表征

a. B=0mT;

b. B=16mT;

c. B=24mT;

d. B=32mT.

【小結】

在激光-電弧復合焊接過程中，由外磁場產生的攪拌效果影響著溫度場，降低溫度梯度以及溫度梯度方向多樣性，從而促進了形態一致的骨架狀鐵素體的形成，降低了鐵素體結構強度。這些因素的變化促進了Cr均勻擴散，提高了耐點蝕性。

文獻鏈接：Effect of magnetic field applied during laser-arc hybrid welding in improving the pitting resistance of the welded zone in austenitic stainless steel(Corros.Sci.,2017, DOI: 10.1016/j.corsci.2017.07.019)

本文由材料人編輯部劉錦錦編譯，陳炳旭審核，點我加入材料人編輯部

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