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镍基690合金具有极佳的耐蚀能力
时间: 2015-10-10 来源: 未知 作者: 点击:
关键词：镍基690 合金、SUS 304L、异种金属焊接、GTAW、SMAW、Nb、Ti、微结构、碳化物、氮化物
镍基690 合金具有极佳的耐蚀能力，而常被用于能源、化学等工业中，因此，其异种金属焊件也具有极大的使用潜力。本研究在探讨镍基690 合金与SUS 304L 之异种金属焊接特性与微结构。研究中镍基690 合金与SUS 304L 不锈钢异种金属焊件先在gas tungsten arc welding (GTAW)制程中，使用Inconel filler metal 52与Inconel filler metal 82 (52, 82)，以比较两者在组织、机械性能与抗蚀能力；之后再以shield metal arc welding制程进行异种金属焊接，为参考Inconel welding electrode 152 成份，使用52 为心线，藉由改变的Nb 与Ti 含量，来改变焊条成份(Nb: 0.1~3.35wt-%, Ti: 0.09~0.91wt-%)，分析Nb 与Ti 两者对焊道组织、机械性质与耐蚀性能的影响。
研究结果显示G-82 焊件因焊接速度较快，总入热量较低，焊道组织为柱状枝晶，有较多枝晶间组织，为富Nb 组织、富Ti 组织与细小的TiN 与(Ti,Nb)N 颗粒；G-52焊道组织是以胞状晶为主，含富Ti 的枝晶间组织与细小TiN 颗粒，而其焊根有碳化铬明显析出，但整体上，晶界附近的铬含量仍较高。机械性质上，G-82 的焊道硬度、抗拉强度与延伸率均较G-52 佳，两者的拉伸断口皆呈延性，其中G-82 断在镍基690合金，而G-52 则断在焊道； G-52 则具有较佳的抗沿晶腐蚀能力，枝晶间与晶界为两焊道的主要腐蚀位置。
改变Nb 与Ti 含量的研究显示，Nb 的增加促使焊道组织而由胞状晶转变为柱状枝晶与等轴枝晶，二次臂与枝晶间组织也随之长出与增加，低Nb 试件之焊冠含Al-Ti氧化物，焊根有晶界碳化物明显析出；高Nb 试件的焊冠含Nb3Ni2Si 与较大的富Nb组织，焊跟则有细小(Nb,Ti)CN 颗粒与较小富Nb 组织。Ti 增加则使焊道外观与焊接作业性皆随之变差，所有试件的焊道组织皆相同—为等轴枝晶，焊冠枝晶随Ti 添加量而细化，此外，焊道含Al-氧化物、富Nb 组织与(Nb,Ti)C，这些物质的Ti 含量随添加量而增加，焊根则无晶界碳化铬析出。
机械性质变化上， Nb 明显提升焊冠硬度，但却会降低焊件延伸率，其微观断口趋向枝晶间脆裂，中间添加的Nb 具有较佳的抗沿晶耐蚀能力，低Nb 与高Nb 各自出现明显晶界与枝晶间的腐蚀；添加Ti 可增加焊道硬度与延伸率，微观断口之韧窝随之变为细密，沿晶腐蚀试验显示焊道的腐蚀形貌会由相连状转变为较密的圆点状。(end)
镍基690 合金具有极佳的耐蚀能力，而常被用于能源、化学等工业中，因此，其异种金属焊件也具有极大的使用潜力。本研究在探讨镍基690 合金与SUS 304L 之异种金属焊接特性与微结构。研究中镍基690 合金与SUS 304L 不锈钢异种金属焊件先在gas tungsten arc welding (GTAW)制程中，使用Inconel filler metal 52与Inconel filler metal 82 (52, 82)，以比较两者在组织、机械性能与抗蚀能力；之后再以shield metal arc welding制程进行异种金属焊接，为参考Inconel welding electrode 152 成份，使用52 为心线，藉由改变的Nb 与Ti 含量，来改变焊条成份(Nb: 0.1~3.35wt-%, Ti: 0.09~0.91wt-%)，分析Nb 与Ti 两者对焊道组织、机械性质与耐蚀性能的影响。
研究结果显示G-82 焊件因焊接速度较快，总入热量较低，焊道组织为柱状枝晶，有较多枝晶间组织，为富Nb 组织、富Ti 组织与细小的TiN 与(Ti,Nb)N 颗粒；G-52焊道组织是以胞状晶为主，含富Ti 的枝晶间组织与细小TiN 颗粒，而其焊根有碳化铬明显析出，但整体上，晶界附近的铬含量仍较高。机械性质上，G-82 的焊道硬度、抗拉强度与延伸率均较G-52 佳，两者的拉伸断口皆呈延性，其中G-82 断在镍基690合金，而G-52 则断在焊道； G-52 则具有较佳的抗沿晶腐蚀能力，枝晶间与晶界为两焊道的主要腐蚀位置。
改变Nb 与Ti 含量的研究显示，Nb 的增加促使焊道组织而由胞状晶转变为柱状枝晶与等轴枝晶，二次臂与枝晶间组织也随之长出与增加，低Nb 试件之焊冠含Al-Ti氧化物，焊根有晶界碳化物明显析出；高Nb 试件的焊冠含Nb3Ni2Si 与较大的富Nb组织，焊跟则有细小(Nb,Ti)CN 颗粒与较小富Nb 组织。Ti 增加则使焊道外观与焊接作业性皆随之变差，所有试件的焊道组织皆相同—为等轴枝晶，焊冠枝晶随Ti 添加量而细化，此外，焊道含Al-氧化物、富Nb 组织与(Nb,Ti)C，这些物质的Ti 含量随添加量而增加，焊根则无晶界碳化铬析出。
机械性质变化上， Nb 明显提升焊冠硬度，但却会降低焊件延伸率，其微观断口趋向枝晶间脆裂，中间添加的Nb 具有较佳的抗沿晶耐蚀能力，低Nb 与高Nb 各自出现明显晶界与枝晶间的腐蚀；添加Ti 可增加焊道硬度与延伸率，微观断口之韧窝随之变为细密，沿晶腐蚀试验显示焊道的腐蚀形貌会由相连状转变为较密的圆点状。(end)
