在價格(ge)低廉的(de)(de)低碳鋼(gang)上(shang)堆(dui)(dui)焊(han)耐蝕合(he)金，大多采用帶極埋(mai)弧堆(dui)(dui)焊(han)的(de)(de)方法實(shi)施。20世(shi)紀70年代(dai)國外發明了用帶極電渣堆(dui)(dui)焊(han)技術，具有熔敷(fu)率(lv)高、稀釋(shi)率(lv)低、焊(han)縫成(cheng)形(xing)好等優(you)點，近年來在工(gong)業發達的(de)(de)國家得到廣泛的(de)(de)應(ying)用。采用帶極電渣堆(dui)(dui)焊(han)（ESW）和帶極埋(mai)弧焊(han)（SAW）兩種不(bu)同(tong)的(de)(de)方法在Q235母材上(shang)熔敷(fu)不(bu)銹鋼(gang)層，對堆(dui)(dui)焊(han)金屬的(de)(de)電化學腐(fu)蝕及晶間腐(fu)蝕性能(neng)進行了比較。
一、試驗設備和材料
試驗設備采(cai)用MZ-1000電(dian)源和FD11-200T平焊(han)小(xiao)車配帶極(ji)堆(dui)焊(han)機頭(tou)。
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(ao)氏(shi)體不銹鋼焊帶。堆焊試板和不銹(xiu)鋼焊帶的化學成分見表5-67。
二、堆焊工藝及腐蝕(shi)試驗
1. 帶極(ji)堆焊(han)層金屬(shu)的(de)制備與工藝
堆焊(han)參數(shu)是：焊(han)接電(dian)流(liu)338～380A，初始電(dian)壓26～30V，焊(han)接速度4～8m／h，在Q235母(mu)材上分(fen)別(bie)進行帶極(ji)(ji)電(dian)渣堆焊(han)和(he)帶極(ji)(ji)埋弧堆焊(han)。利用 Bruker Elmental 直讀光譜(pu)儀(yi)對堆焊(han)層金屬(shu)進行成分(fen)分(fen)析，結(jie)果見表5-68。
注：SAW為(wei)帶極(ji)電弧(hu)堆焊，ESW為(wei)帶極(ji)電渣堆焊。
2. 電化(hua)學腐蝕試驗(yan)
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. 晶間腐蝕試驗(yan)
晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)(shi)試樣的制備方(fang)法與電化(hua)學(xue)腐(fu)蝕(shi)(shi)試樣相同。試驗按國家標準GB／T 4334-2008《金屬(shu)和合金的腐(fu)蝕(shi)(shi) 不(bu)銹鋼晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)(shi)試驗方(fang)法》進行(xing)，晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)(shi)狀況采(cai)用XJG-05大型金相顯微(wei)鏡觀察。
三、試(shi)驗結(jie)果
1. 電化學腐(fu)蝕試驗結果(guo)
腐(fu)(fu)蝕(shi)性能特性值見表5-69。從(cong)表中可知(zhi)，3種堆焊層(ceng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)自(zi)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)位(wei)約為-433mV，母(mu)材的(de)自(zi)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)位(wei)為-480mV；兩種帶(dai)(dai)極電(dian)渣堆焊層(ceng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)自(zi)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)流接近于0.17mA，遠(yuan)小(xiao)于帶(dai)(dai)極埋弧堆焊金(jin)(jin)(jin)屬(shu)0.44mA和(he)母(mu)材的(de)1.12mA；以此判斷，帶(dai)(dai)極電(dian)渣堆焊層(ceng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)耐蝕(shi)性比帶(dai)(dai)極埋弧堆焊層(ceng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)和(he)母(mu)材好。
從表5-69也可(ke)知，在(zai)(zai)5％HCI溶(rong)液中，堆焊層金屬(shu)(shu)的自(zi)腐蝕(shi)電(dian)位約為-440mV，高于(yu)母材-492mV；其自(zi)腐蝕(shi)電(dian)流接近(jin)于(yu)0.48mA，遠低于(yu)母材1.22mA。因此，在(zai)(zai)5％HCI溶(rong)液中，堆焊層金屬(shu)(shu)的抗腐蝕(shi)能力大致(zhi)相(xiang)同。
2. 晶間腐蝕試驗結果與分析
堆焊(han)(han)金(jin)屬在10％草(cao)酸溶液中浸蝕(shi)后的(de)金(jin)相(xiang)組織形貌(mao)上可以看出：當焊(han)(han)接速度(du)越(yue)小時，帶極電渣堆焊(han)(han)層金(jin)屬金(jin)相(xiang)晶粒越(yue)粗大，被網狀分布的(de)腐(fu)蝕(shi)溝(gou)包(bao)圍的(de)晶粒越(yue)多(duo)，部(bu)分晶粒被腐(fu)蝕(shi)溝(gou)包(bao)圍的(de)晶內有(you)凹(ao)坑；相(xiang)反(fan)，隨著焊(han)(han)接速度(du)的(de)加快，晶粒變(bian)得細(xi)小，被網狀分布的(de)腐(fu)蝕(shi)溝(gou)包(bao)圍的(de)晶粒越(yue)少(shao)。
造(zao)成(cheng)堆(dui)焊(han)(han)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)層金(jin)屬(shu)(shu)(shu)晶(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕程度不同的(de)(de)(de)原因是(shi)采用帶極(ji)(ji)埋(mai)弧堆(dui)焊(han)(han)技(ji)術，熔化焊(han)(han)材(cai)和母材(cai)所(suo)需要(yao)(yao)的(de)(de)(de)熱量(liang)(liang)是(shi)由中心軸溫度可達上萬度的(de)(de)(de)電(dian)弧產生，得到的(de)(de)(de)堆(dui)焊(han)(han)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)碳(tan)含(han)量(liang)(liang)高(gao)，鉻含(han)量(liang)(liang)低(di)(di)，從(cong)而(er)造(zao)成(cheng)帶極(ji)(ji)埋(mai)弧堆(dui)焊(han)(han)層金(jin)屬(shu)(shu)(shu)抗(kang)晶(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕性(xing)能下降。在帶極(ji)(ji)電(dian)渣堆(dui)焊(han)(han)工藝中，熔化焊(han)(han)材(cai)和母材(cai)所(suo)需要(yao)(yao)的(de)(de)(de)熱量(liang)(liang)由溫度為2300℃左右的(de)(de)(de)熔融態渣池供給(gei)，形成(cheng)的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)粒較細小(xiao)，因此(ci)單位體積的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)界面積小(xiao)，導(dao)致晶(jing)(jing)(jing)界形成(cheng)貧鉻區的(de)(de)(de)傾向變(bian)小(xiao)；另(ling)一(yi)方面，帶極(ji)(ji)電(dian)渣堆(dui)焊(han)(han)層金(jin)屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)碳(tan)含(han)量(liang)(liang)低(di)(di)，鉻含(han)量(liang)(liang)高(gao)，這種“低(di)(di)碳(tan)高(gao)鉻”減少了鉻的(de)(de)(de)碳(tan)化物在晶(jing)(jing)(jing)界的(de)(de)(de)析出，從(cong)而(er)保(bao)證(zheng)了帶極(ji)(ji)電(dian)渣堆(dui)焊(han)(han)層具有(you)良好的(de)(de)(de)抗(kang)晶(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)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。
