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汽車排氣系統用超純鐵素體不銹鋼的焊接

2015-7-29 10:53:21      點擊：
21世紀對汽車廢氣排放管理規定更加苛刻，汽車發動機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，汽車排氣系統所用材料正在從鑄鐵和鍍鋁碳鋼向鐵素體不銹鋼方向發展。普通鐵素體不銹鋼雖然具有優良的抗應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，焊接過程中易出現裂紋，成型性和焊接性較差，使其應用受到了很大限制。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的制造。

    排氣系統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及工藝要求對提高汽車品質具有重要意義。

    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。隨著C和N總含量降低，并且適當增加固碳元素含量，抗晶間腐蝕的能力會增強。同時，若焊接過程中保護效果不好或焊接工藝不當而造成焊縫C、N、O等雜質含量增加，也會產生晶間腐蝕。因此，對于超純鐵素體不銹鋼，焊接時應加強保護，防止焊縫的污染至關重要，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，加熱時有強烈的晶粒長大傾向。該鋼通常在退火狀態下焊接，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。當焊接溫度高于950℃且停留時間過長時，便會引起熱影響區晶粒急劇長大和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行細化。因此，采用較小的線能量，減少在高溫區的停留時間是選擇焊接方法和焊接參數的基本原則。

    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，同時還要加強焊接區的保護效果。TIG焊、激光焊、高頻焊和等離子弧焊在排氣管焊接中應用較多。這幾種焊接方法各有優缺點，為了揚長避短，將幾種焊接方法加以組合形成新的焊接工藝是當前不銹鋼焊管技術發展的新趨勢，并且組合焊接的整個焊接系統易于實現自動化，可以滿足現代汽車大批量、高效率生產的要求。