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不锈钢与碳钢焊接接头力学性能研究

姚健宇 邓瑞婷 郑宝锋 舒赣平

姚健宇, 邓瑞婷, 郑宝锋, 舒赣平. 不锈钢与碳钢焊接接头力学性能研究[J]. 钢结构(中英文), 2023, 38(10): 25-31. doi: 10.13206/j.gjgS23102401
引用本文: 姚健宇, 邓瑞婷, 郑宝锋, 舒赣平. 不锈钢与碳钢焊接接头力学性能研究[J]. 钢结构(中英文), 2023, 38(10): 25-31. doi: 10.13206/j.gjgS23102401
Jianyu Yao, Ruiting Deng, Baofeng Zheng, Ganping Shu. Study on Mechanical Properties of Weld Joints of Stainless Steel and Carbon Steel[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2023, 38(10): 25-31. doi: 10.13206/j.gjgS23102401
Citation: Jianyu Yao, Ruiting Deng, Baofeng Zheng, Ganping Shu. Study on Mechanical Properties of Weld Joints of Stainless Steel and Carbon Steel[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2023, 38(10): 25-31. doi: 10.13206/j.gjgS23102401

不锈钢与碳钢焊接接头力学性能研究

doi: 10.13206/j.gjgS23102401
详细信息
    作者简介:

    姚健宇,男,2000年出生,硕士研究生。

    通讯作者:

    郑宝锋,zhengbaofeng2000@sina.com。

Study on Mechanical Properties of Weld Joints of Stainless Steel and Carbon Steel

  • 摘要: 随着工程应用场景日趋复杂,结构在承载力、耐腐蚀性和经济性等方面面临更高的要求,单一金属材料已经很难满足工程所有使用要求。不锈钢是一种绿色高性能材料,强度和耐腐蚀性良好,且有利于我国实现“双碳”目标;碳钢价格低廉、应用较广,但耐腐蚀性较差。为了提高材料的利用率、节约成本,在工程上常常将不锈钢与碳钢焊接。目前在核电站中由于设备的工作环境和工作介质的不同,通常会采用奥氏体不锈钢与碳钢进行焊接;在建筑幕墙中,一般室外墙板、驳接件、玻璃幕墙支撑体系会采用不锈钢,而内部龙骨和主题钢桁架柱采用碳钢,因此会有大量不锈钢与碳钢焊接的需求。由于不锈钢与碳钢两种材料的化学成分和物理性能不同,焊接时会出现问题,比如:熔点差异使得金属流失、线膨胀系数差异可能导致焊缝出现裂纹、化学成分差异使焊接过程出现脆性化合物等等,所以目前国内大部分规范并不支持不锈钢与碳钢焊接。现有关于不锈钢与碳钢焊接的研究主要集中于Q235B钢和奥氏体不锈钢,没有对常见的不锈钢和碳钢进行系统研究。为此,将S30408、QN1803、S22053不锈钢与Q235B、Q355B碳钢采用对接焊缝连接,对6种不同组合、48个不锈钢与碳钢焊接接头的金相组织、硬度、强度和断口形貌等力学性能进行系统的试验研究。试验表明:不锈钢与碳钢焊接接头在熔合线附近出现明显的增碳层和脱碳层;热影响区晶粒增大,出现马氏体等脆性组织使得热影响区的硬度大于金属母材;不锈钢与碳钢焊接接头拉伸试件断裂在碳钢一侧,抗拉强度与其碳钢母材抗拉强度一致,屈服强度低于碳钢母材,延伸率显著降低;由于脱碳层的形成,使得碳钢熔合线附近的硬度和韧性下降;不锈钢与碳钢焊接接头拉伸断口均出现韧窝,为韧性断裂。
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-10-24
  • 网络出版日期:  2023-12-25

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