304L不锈钢焊接过程状况全面研究分析

  304L不锈钢属于奥氏体型不锈钢，304L不锈钢是在高铬不锈钢中添加适当的镍（镍的质量分数为8%~25%）而形成的，在常温下具有奥氏体组织。300系列不锈钢是二十世纪七十年代美国所生产的各类不锈钢中产量最大、应用最广泛的一类，而304L不锈钢属于含碳量较低的300系列不锈钢中的变种，用于需要焊接的场合，因为其较低的碳含量使得在靠近焊缝的热影响区中所析出的碳化物减至最少。

  一、从本质上讲，焊接接头是指被焊材料经过焊接之后发生组织和性能变化的区域。它由焊缝、熔合区和热影响区组成。

 1. 焊缝

   焊缝是焊接接头最重要的组成部分。对于熔焊而言，焊缝一般是由熔化的被焊材料和填加材料经凝固后所形成的。如果焊接过程中未采用任何填加材料，焊缝将完全由经历过熔化和凝固的母材所形成。无论是否采用填加材料，焊缝的组织和性能都不同于母材。

  2. 热影响区

  热影响区也是焊接接头的重要组成部分，它由受到焊接热影响而未发生熔化的母材所形成。所谓的热影响，并不仅仅是指温度超过了母材初始温度，而是指温度超过一定值之后给母材带来的微观组织和性能的变化。因此，并不是超过了初始温度的所有母材部分都是热影响区，而只有超过了使母材组织和性能发生变化的温度，并且未发生熔化的母材部分才是热影响区。

  3. 熔合区

   熔合区是介于焊缝和热影响区之间的相当窄的过渡区。从宏观角度来看，熔合区是焊缝和热影响区的分界线，因此又将其称为熔合线。但从微观角度来讲，熔合区是由部分熔化的母材和部分未熔化的母材所组成的区域，因此有人将该区域称为部分熔化区或半熔化区。

  二、从本质上看，304L不锈钢焊接接头的形成过程主要涉及到焊接热过程、固-液状态演变过程、焊接化学冶金过程和固态相变过程。

  1. 焊接热过程

   无论焊缝、熔合区，还是热影响区，都是在焊接热源作用下形成的。焊接热过程是焊接中所涉及的所有其他过程产生和发展的前提。按母材受热进程来看，焊接热过程包括加热过程和冷却过程。

  2. 固-液状态演变过程

   固-液状态演变过程主要发生在焊缝部位。304L不锈钢在焊接热源的作用下，焊缝部位的固态母材发生熔化，形成液态熔池；而后，随着焊接热源的远离，液态熔池凝固结晶，形成固态焊缝。因此，焊缝部位的母材经历了由固态到液态、再由液态到固态的状态演变过程。

  3. 焊接化学冶金过程

  焊接化学冶金过程主要发生在于焊缝相对应的焊接区当中，是金属、熔渣和气相在较高温度下发生的冶金反应过程。在焊缝形成的过程中，主要涉及到氧化、还原、渗氢、除氢、脱硫、脱磷以及合金化等。由于这些冶金反应直接影响焊缝的成分、组织和性能，因而有必要深入研究焊接化学冶金过程，为提高焊接质量踢狗理论依据。

  4. 固态相变过程

  对于有同素异构转变的材料而言，焊接过程中会发生固态相变。相变过程既可以发生在热影响区，又可以发生在焊缝。由于焊缝成分是被焊材料和填加材料共同组成，因而焊缝相变过程与热影响区有所不同。而且在热影响区中，各点所经受的焊接热作用不同，因而所发生的组织转变也不同。

  应该指出，以上所述的各个过程并不是孤立进行的，而是相互联系的，甚至共同发生和发展的。在整个接头形成过程中，还会由于各种原因使304L不锈钢接头产生偏析、夹杂、气孔、热裂纹、冷裂纹以及脆化等焊接缺陷。因此，控制焊接接头的形成过程是保证焊接质量的关键。