武漢法利萊切焊系統工程有限公司，湖北 武漢 436070

摘要：分別研究了激光自熔焊和激光填絲焊焊接工藝對2 mm厚430鐵素體不銹鋼鋼帶焊接的影響，分析了鐵素體不銹鋼激光焊接的組織轉變以及力學性能變化規律。結果表明，相對于激光自熔焊接，激光填絲焊焊接430鐵素體不銹鋼所獲得的焊縫晶粒更細小，焊縫成型更均勻、飽滿且焊縫無凹陷、咬邊等缺陷，接頭抗拉強度優于母材，熔合區硬度值分布更加均勻，最高可達320HV左右，相對母材硬度值有顯著提升。430鐵素體不銹鋼在0.1mm和0.3mm對接間隙下進行激光填絲焊均獲得成型良好且力學性能優良的焊接接頭，從而可大大降低對焊接生產裝配條件的要求。

關鍵詞：鐵素體不銹鋼；鋼帶；激光焊；激光填絲焊；焊接工藝

0 引言 

隨著稀有金屬鎳、鉬、釩等價格的上漲，奧氏體不銹鋼的應用和發展面臨成本問題，并且奧氏體不銹鋼的焊接接頭易出現晶間腐蝕、縫隙腐蝕和點蝕等問題，而影響其使用性能^[1]。鐵素體不銹鋼(Ferrite Stainless Steel，簡稱FSS)相對奧氏體不銹鋼來說，不含鎳成分，且具有優良的耐高溫氧化和氯化物腐蝕的性能^[2,3]，其低的成本，小的線膨脹系數小和優良的耐熱疲勞性能^[4]，使得鐵素體不銹鋼可在多種腐蝕介質環境下替代奧氏體不銹鋼使用^[5,6]。但由于鐵素體不銹鋼在焊接過程中不發生相變，晶粒在加熱后會發生顯著長大，因而采用傳統的焊接方法會導致其焊接接頭晶粒的嚴重粗化，從而引起接頭脆化、接頭裂紋等問題，嚴重影響其使用性能^[7,8]。因此，有必要尋找新的焊接方法解決上述問題，滿足其使用性能。

激光焊接作為高效、環保的焊接方式，近年來受到越來越多的重視。激光焊與傳統的MIG焊相比，具有高能量密度和小光斑尺寸的特點，因此在焊接過程中具有輸入的熱輸入小、焊接速度快、深寬比大和焊接變形小等優點^[9-11]，故其焊接熔化區體積小于MIG焊，熔池暴露于氧化環境里的表面積也因此而大大減小。另外，激光焊接速度比MIG焊快2-3倍，熔池暴露于氧化環境的時間也可以大大縮短，加之激光焊的熱影響區很小，使熱影響區受熱產生的危害程度可降至最低。

目前最常用的激光焊接方法為激光自熔焊接，焊接過程中并不填充焊絲，只通過對母材的加熱熔化從而凝固形成接頭。激光自熔焊焊接過程中會導致母材中一些合金成分的蒸發，從而導致接頭成形不良，甚至產生裂紋和氣孔等缺陷。另外，由于激光聚焦光斑很小，因而激光自熔焊對接頭裝配間隙和錯邊量要求非常高，通常小于 0.1mm^[12]。激光填絲焊接技術可以解決以上激光自熔焊接的局限性，它是通過填充焊絲或焊料的方式，控制焊縫合金成分和改善接頭顯微組織，最終提高其使用性能^[13-15]。

主要研究了2mm厚430鐵素體不銹鋼鋼帶激光填絲焊的焊縫成形、組織和性能，以及相對于激光焊對焊縫性能和裝配要求的改善程度，為激光填絲焊接應用于鐵素體不銹鋼鋼帶焊接提供理論支持。