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汽车排气系统用超纯铁素体不锈钢的焊接
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2014-08-20
汽车排气系统所用材料正在从铸铁和镀铝碳钢向铁素体不锈钢方向发展。普通铁素体不锈钢虽然具有优良的抗应力腐蚀性能和抗高温氧化性能，但是塑性和韧性较低，对晶间腐蚀比较敏感，焊接过程中易出现裂纹，成型性和焊接性较差，使其应用受到了很大限制。而超纯铁素体不锈钢通过大幅度降低C、N和调整Mo、Ti、Nb等元素的含量，使钢的焊接、加工、耐腐蚀和耐高温等各种性能明显改善，目前主要用于汽车排气系统的制造。
21世纪对汽车废气排放管理规定更加苛刻，汽车发动机的排气温度呈不断上升趋势，汽车零部件还要求轻量化，从而对汽车用材提出更高的要求，汽车排气系统所用材料正在从铸铁和镀铝碳钢向铁素体不锈钢方向发展。普通铁素体不锈钢虽然具有优良的抗应力腐蚀性能和抗高温氧化性能，但是塑性和韧性较低，对晶间腐蚀比较敏感，焊接过程中易出现裂纹，成型性和焊接性较差，使其应用受到了很大限制。而超纯铁素体不锈钢通过大幅度降低C、N和调整Mo、Ti、Nb等元素的含量，使钢的焊接、加工、耐腐蚀和耐高温等各种性能明显改善，目前主要用于汽车排气系统的制造。
排气系统所用的不锈钢管是由钢带卷成管状，通过焊接方式制造的，焊缝很大程度上影响了零件的成型性和耐腐蚀性。与普通铁素体不锈钢相比，超纯铁素体不锈钢的焊接具有特殊性，因此，了解超纯铁素体不锈钢的焊接技术及工艺要求对提高汽车品质具有重要意义。
超纯铁素体不锈钢对晶间腐蚀的敏感性比普通铁素体不锈钢低，晶间腐蚀的倾向大小与其C、N含量有关。随着C和N总含量降低，并且适当增加固碳元素含量，抗晶间腐蚀的能力会增强。同时，若焊接过程中保护效果不好或焊接工艺不当而造成焊缝C、N、O等杂质含量增加，也会产生晶间腐蚀。因此，对于超纯铁素体不锈钢，焊接时应加强保护，防止焊缝的污染至关重要，同时还要控制焊接材料中的C和N含量低于其在母材中的含量。
超纯铁素体不锈钢焊接时存在的主要问题是焊接接头的脆化。由于Cr含量高，C含量低，不论在高温还是在低温下都是单一的铁素体组织，加热时有强烈的晶粒长大倾向。该钢通常在退火状态下焊接，组织为固溶微量C和N的铁素体及少量均匀分布的C和N的化合物。当焊接温度高于950℃且停留时间过长时，便会引起热影响区晶粒急剧长大和C、N化合物沿晶界聚集，使得焊接接头的塑性和韧性下降，这种粗大的组织不能通过热处理进行细化。因此，采用较小的线能量，减少在高温区的停留时间是选择焊接方法和焊接参数的基本原则。
用超纯铁素体不锈钢制造汽车排气管，需要选择能量集中，热输入小的焊接方法和焊接参数，同时还要加强焊接区的保护效果。TIG焊、激光焊、高频焊和等离子弧焊在排气管焊接中应用较多。这几种焊接方法各有优缺点，为了扬长避短，将几种焊接方法加以组合形成新的焊接工艺是当前不锈钢焊管技术发展的新趋势，并且组合焊接的整个焊接系统易于实现自动化，可以满足现代汽车大批量、高效率生产的要求。
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