在價格低(di)廉(lian)的(de)低(di)碳鋼上堆焊(han)耐蝕(shi)(shi)合金，大多采用帶(dai)極(ji)(ji)埋(mai)弧堆焊(han)的(de)方(fang)法實施。20世紀70年代(dai)國(guo)外發明了用帶(dai)極(ji)(ji)電渣堆焊(han)技術(shu)，具有熔(rong)敷率高(gao)、稀釋(shi)率低(di)、焊(han)縫成形好等優點，近年來(lai)在工業發達(da)的(de)國(guo)家得到廣泛的(de)應用。采用帶(dai)極(ji)(ji)電渣堆焊(han)（ESW）和帶(dai)極(ji)(ji)埋(mai)弧焊(han)（SAW）兩種不同的(de)方(fang)法在Q235母材上熔(rong)敷不銹鋼層，對堆焊(han)金屬的(de)電化學腐(fu)蝕(shi)(shi)及晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)性能進行(xing)了比較(jiao)。
一(yi)、試驗(yan)設(she)備和材料
試驗設(she)備采用MZ-1000電(dian)源(yuan)和(he)FD11-200T平焊(han)小車(che)配帶極堆焊(han)機頭。
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。堆焊試板和不銹(xiu)鋼焊帶的化學成分見表5-67。
二、堆焊工藝及腐蝕試驗(yan)
1. 帶極堆焊層金屬的制備與(yu)工藝
堆焊(han)(han)(han)參(can)數是：焊(han)(han)(han)接電(dian)(dian)流338～380A，初始(shi)電(dian)(dian)壓26～30V，焊(han)(han)(han)接速度4～8m／h，在Q235母材上(shang)分別進(jin)(jin)行(xing)帶極(ji)電(dian)(dian)渣堆焊(han)(han)(han)和帶極(ji)埋弧堆焊(han)(han)(han)。利用 Bruker Elmental 直讀(du)光(guang)譜儀對(dui)堆焊(han)(han)(han)層金屬進(jin)(jin)行(xing)成分分析(xi)，結(jie)果見表(biao)5-68。
注：SAW為(wei)帶(dai)極電(dian)弧堆焊(han)(han)，ESW為(wei)帶(dai)極電(dian)渣堆焊(han)(han)。
2. 電化學腐蝕試驗
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(fu)蝕試(shi)驗
晶(jing)(jing)間腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)試(shi)(shi)樣的制備(bei)方法與電化學腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)試(shi)(shi)樣相同。試(shi)(shi)驗按國(guo)家標準(zhun)GB／T 4334-2008《金(jin)(jin)屬和合金(jin)(jin)的腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi) 不銹鋼晶(jing)(jing)間腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)試(shi)(shi)驗方法》進行(xing)，晶(jing)(jing)間腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)狀況采用XJG-05大型金(jin)(jin)相顯微鏡觀察。
三、試驗(yan)結果
1. 電化學(xue)腐蝕(shi)試驗結果
腐蝕性(xing)能特性(xing)值(zhi)見表(biao)5-69。從(cong)表(biao)中可知(zhi)，3種(zhong)堆焊(han)層金(jin)(jin)屬(shu)的金(jin)(jin)屬(shu)的自(zi)腐蝕電位約為-433mV，母(mu)(mu)材的自(zi)腐蝕電位為-480mV；兩種(zhong)帶(dai)極(ji)(ji)電渣(zha)(zha)堆焊(han)層金(jin)(jin)屬(shu)的自(zi)腐蝕電流(liu)接(jie)近(jin)于0.17mA，遠小于帶(dai)極(ji)(ji)埋弧堆焊(han)金(jin)(jin)屬(shu)0.44mA和母(mu)(mu)材的1.12mA；以此判斷，帶(dai)極(ji)(ji)電渣(zha)(zha)堆焊(han)層金(jin)(jin)屬(shu)的耐(nai)蝕性(xing)比帶(dai)極(ji)(ji)埋弧堆焊(han)層金(jin)(jin)屬(shu)和母(mu)(mu)材好。
從(cong)表5-69也可(ke)知，在5％HCI溶液中，堆(dui)焊(han)層金(jin)屬(shu)的自(zi)腐蝕電位約為-440mV，高(gao)于(yu)母(mu)材-492mV；其自(zi)腐蝕電流(liu)接(jie)近于(yu)0.48mA，遠低于(yu)母(mu)材1.22mA。因(yin)此，在5％HCI溶液中，堆(dui)焊(han)層金(jin)屬(shu)的抗腐蝕能力大致(zhi)相同。
2. 晶(jing)間腐(fu)蝕試(shi)驗結果與(yu)分(fen)析(xi)
堆焊(han)(han)金屬(shu)在10％草酸溶液中(zhong)浸蝕(shi)后的(de)金相組織形貌上(shang)可以看出：當焊(han)(han)接速(su)度越(yue)(yue)小時，帶極電渣堆焊(han)(han)層金屬(shu)金相晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)(li)越(yue)(yue)粗大，被(bei)(bei)網狀分布(bu)的(de)腐(fu)蝕(shi)溝(gou)包圍(wei)的(de)晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)(li)越(yue)(yue)多，部分晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)(li)被(bei)(bei)腐(fu)蝕(shi)溝(gou)包圍(wei)的(de)晶(jing)(jing)(jing)(jing)內(nei)有凹坑；相反，隨著焊(han)(han)接速(su)度的(de)加快，晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)(li)變得細小，被(bei)(bei)網狀分布(bu)的(de)腐(fu)蝕(shi)溝(gou)包圍(wei)的(de)晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)(li)越(yue)(yue)少。
造成(cheng)堆(dui)(dui)焊金屬(shu)(shu)層金屬(shu)(shu)晶間(jian)腐(fu)蝕程度(du)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)因是(shi)采用帶(dai)(dai)極(ji)埋弧堆(dui)(dui)焊技(ji)術(shu)，熔(rong)化(hua)焊材和母(mu)材所需(xu)要(yao)的(de)(de)(de)(de)熱量是(shi)由中心軸溫度(du)可達上(shang)萬度(du)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)弧產生，得到的(de)(de)(de)(de)堆(dui)(dui)焊金屬(shu)(shu)碳含(han)量高(gao)(gao)，鉻(ge)(ge)含(han)量低，從而造成(cheng)帶(dai)(dai)極(ji)埋弧堆(dui)(dui)焊層金屬(shu)(shu)抗(kang)(kang)晶間(jian)腐(fu)蝕性(xing)(xing)能(neng)下降。在帶(dai)(dai)極(ji)電(dian)(dian)(dian)渣堆(dui)(dui)焊工(gong)藝中，熔(rong)化(hua)焊材和母(mu)材所需(xu)要(yao)的(de)(de)(de)(de)熱量由溫度(du)為2300℃左(zuo)右的(de)(de)(de)(de)熔(rong)融態渣池供(gong)給，形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)晶粒較細(xi)小(xiao)，因此單位體積(ji)的(de)(de)(de)(de)晶界(jie)(jie)面積(ji)小(xiao)，導致晶界(jie)(jie)形(xing)成(cheng)貧鉻(ge)(ge)區的(de)(de)(de)(de)傾向變小(xiao)；另一方面，帶(dai)(dai)極(ji)電(dian)(dian)(dian)渣堆(dui)(dui)焊層金屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)碳含(han)量低，鉻(ge)(ge)含(han)量高(gao)(gao)，這種“低碳高(gao)(gao)鉻(ge)(ge)”減少了鉻(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)碳化(hua)物在晶界(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)析出，從而保(bao)證了帶(dai)(dai)極(ji)電(dian)(dian)(dian)渣堆(dui)(dui)焊層具(ju)有良(liang)好(hao)的(de)(de)(de)(de)抗(kang)(kang)晶間(jian)腐(fu)蝕性(xing)(xing)能(neng)。
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。
