焊接（6）匿圓0Cr18Ni9不銹鋼攪拌摩擦焊接頭的微觀組織和性能王希靖S葉結和（1.蘭州理工大學，甘肅省有色金屬新材料國家重點，焊后沿焊縫橫截面切斷分別制作金相和拉伸試樣。金相試樣采用鹽酸硝酸水溶液（HC1―份、HNO；表2焊接參數(shù)攪拌頭旋轉速度焊接速度預熱時間2試驗結果分析2.1接頭宏觀形貌良好的焊縫。是采用不同的工藝參數(shù)焊接得到的表面成型不同的焊接接頭（焊接時攪拌頭采用順時針旋轉）。（a）接頭在焊接開始時成型不好，說明開始時輸入熱量不夠，主要是由于焊接開始停留時間太短，攪拌頭下壓不夠。因不銹鋼材料的硬度高于鋁合金、銅合金，攪拌針進入工件的速度遠小于焊接鋁合金、銅合金時的速度，一般保持在2mm/min.（b）接頭表面形成溝槽形缺陷，接頭后退側材料不充分，這是由于v/n太大（達到0.18），塑性材料不能充分流動到后退側所致。（c）接頭表面成型光滑均勻，說明采用了合適的焊接參數(shù)。

　　    接頭微觀組織0Cr18Ni9不銹鋼板焊前的微觀組織如所示。焊后其焊接接頭形成以下三個區(qū)域：焊核區(qū)、熱力影響區(qū)和熱影響區(qū)。

　　    所示為0Cr18Ni9不銹鋼FSW接頭各個區(qū)域的微觀組織，可見他們之間有很大差異。焊核區(qū)位于焊接接頭的中心，由于受到攪拌針的攪動，焊接（6）形成較高溫度的熱循環(huán)，組織發(fā)生了動態(tài)再結晶，細化了晶粒，如（a）所示。熱力影響區(qū)在攪拌針的攪動和肩部的摩擦共同作用下，母材內組織發(fā)生了晶粒變形，形成新的細小晶粒組織，如（b）所示。熱影響區(qū)是沒有受到攪拌頭機械攪拌作用的區(qū)域，在焊接過程中只受到熱循環(huán)的作用，形成不充分的再結晶組織，如（c）所示。

　　    試樣顯微硬度不銹鋼FSW接頭顯微硬度分布測試結果見。焊核區(qū)由于熱量集中，出現(xiàn)較明顯的加工硬化現(xiàn)象，顯微硬度與母材相比提高了22%；熱力影響區(qū)的硬度也相應提高了5%；熱影響區(qū)的硬度變化不大。

　　    距焊縫中心距離/mm 0Crl8Ni9不銹鋼FSW接頭的顯微硬度分布2.4試樣拉伸性能頭力學性能的測試結果如所示。隨著轉速增加，接頭拉伸強度迅速上升，當轉速達到600r/min時，拉伸強度最高，達到412MPa，是母材拉伸強度的70%，此時拉伸斷裂于焊縫處。隨著轉速0Crl8Ni9不銹鋼FSW接頭拉伸力學性能的繼續(xù)增加，接頭拉伸強度降低。對焊縫組織、斷裂位置以及抗拉強度的結果進行綜合考慮，我們認為轉速為600r/min，焊速為70mm/min時，得到的焊縫力學性能等各方面都很好。

　　    不銹鋼板可以得到表面成型良好的焊接接頭。

　　    焊核區(qū)受攪拌針攪拌影響形成細小的動態(tài)再結晶晶粒；熱力影響區(qū)在攪拌針的攪動和攪拌頭肩部的摩擦共同作用下，形成變形的細小晶粒；熱影響區(qū)再結晶不充分。

　　    接頭的焊核區(qū)發(fā)生了明顯的加工硬化現(xiàn)象，顯微硬度（HV）與母材相比提高了22%.（4）攪拌頭轉速為600r/min，焊接速度為70mm/min時，拉伸強度達到最大值，為412MPa.