CLAM鋼T形接頭小角度激光焊接研究.pdf

1、低活化鐵素體/馬氏體鋼具有優(yōu)良的力學性能和熱物理性能(較低的輻照腫脹與熱膨脹系數、較高的熱導率),以及相對成熟的技術基礎,被普遍認為是未來聚變示范堆和聚變動力堆的首選結構材料。中國低活化馬氏休鋼(CI,AM鋼)是具有中國自主知識產權的、成分及性能優(yōu)化的低活化鐵素/馬氏體鋼。CLAM鋼被定為中國設計研究的ITER試驗包層模塊的首選結構材料。由于低活化的要求,CLAM鋼和其他低活化鋼一樣,采用W、Ta和V等合金元素來取代常規(guī)鐵素體/馬氏體鋼

2、中的Mo、Nb和Ni等。
　　 CLAM鋼焊接技術的解決將為其工程應用奠定基礎。本文采用Nd:YAG激光器對4mm厚的CLAM鋼板T形接頭在采用相同的焊接工藝參數(輸出功率、焊接速度、離焦量)的情況下,選擇不同的激光入射角度進行焊接。對T形接頭的整體成型和接頭截面的熔深情況進行觀察;使用金相顯微鏡和掃描電鏡觀察CLAM鋼T形接頭的微觀組織;利用X射線應力測定儀對T形接頭的殘余應力進行測試;使用維氏硬度計、拉伸試驗機對焊接接頭進行

3、硬度和力學性能測試。
　　 研究結果表明,在采用相同的焊接工藝參數(焊接功率、焊接速度、離焦量)的情況下,改變激光的入射角度,在激光入射角度為8°～12°時,可以保證T形接頭完全焊透。通過對焊縫及熱影響區(qū)組織的分析可以看到,焊縫區(qū)主要為晶粒粗大的板條馬氏體組織,熱影響區(qū)為馬氏體組織和少量殘余奧氏體組織。焊接接頭接頭回火后形成回火馬氏體,并在晶界和馬氏體板條界上析出碳化物。對焊接接頭殘余應力的分析表明,應力主要集中在焊縫和熱影響區(qū)

4、,沿焊縫方向的橫向殘余應力均為壓應力,且數值很大,最大值可達487MPa。激光入射角度較大時翼板的殘余應力較大,激光入射角度較小時腹板殘余應力較大。進行激光焊接時,由于需要對焊接接頭進行固定,腹板的殘余應力總體比翼板的大。對回火前后的焊接接頭截面硬度分析表明,回火前,焊縫處的硬度與母材相比出現了明顯的硬化現象,達到了438HV,幾乎是母材硬度的兩倍。熱影響區(qū)的硬度略低于焊縫處硬度?；鼗鸷?焊接接頭焊縫處硬度明顯降低,與熱影響區(qū)和母材的硬