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摘 要

双层气体保护TIG焊是一种新型气体保护焊接方法，使用He/Ar纯惰性气体作为内层保护气，焊接过程中不易飞溅，He/Ar O₂/CO₂ 混合气体作为外层保护气，相比于普通TIG焊焊接效率大大提高。

本课题的主要目的是研究双层气体保护焊焊接方法下保护气体中氧气的添加量对焊接铁素体钢的焊接效率及焊缝机械性能的影响。通过改变双层气体保护焊中氧气的添加量，设计了几组实验进行对照。将氧气添加量设定为0%，0.4%，2.5%，其余焊接参数保持不变，焊后使用扫描电子显微镜对焊缝的形貌和氧化物分布进行观测以及EDS分析，发现随着氧含量的提高，焊缝形状由宽而浅逐渐变成窄而深，氧化物的含量也逐渐增多。随后，对焊缝的力学性能进行了检测，发现焊缝的维氏硬度值基本不受氧气添加的影响，屈服强度在焊后大大提高，但进一步提升氧含量会降低屈服强度，冲击强度则随着氧含量的提高显著降低。

关键词：双层保护电弧焊；铁素体钢；氧气添加量；熔深；焊缝机械性能

ABSTRACT

Double-shielded TIG welding is a new type of gas protection welding method without splash. It uses He / Ar pure inert gas as the inner protective gas, He / Ar O2 / CO2 mixed gas as the outer protective gas, compared to ordinary TIG welding, the efficiency can be greatly improved.

The main purpose of this project is to study the effect of the addition of oxygen in the protective gas under the AA-TIG welding method on efficiency and the mechanical properties of welding ferrite stainless steel. By changing the amount of oxygen in the double-layer gas shielded welding, several sets of experiments were designed to control. The addition amount of oxygen was set by 0%, 0.4%, 2.5%, and the remaining welding parameters remained unchanged. After welding, observe the morphology and oxide distribution of the weld by scanning electron microscopy and do EDS analysis. It was found that with the increasing oxygen content, the shape of the weld from the wide and shallow gradually turn to narrow and deep, the content of the oxide particles were gradually increased. Then, the mechanical properties of the weld were tested and found that the Vickers hardness value of the weld was not affected by the addition of oxygen. The yield strength was greatly improved after welding, but further increasing the oxygen content it would decrease. The impact strength was significantly reduced with the increase in oxygen content.

Key words：double-shielded TIG welding；ferritic steel；oxygen addition；penetration；weld mechanical properties

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1铁素体钢的简介以及分类 1

1.1.1简介 1

1.1.2分类 2

1.2铁素体钢的焊接性 3

1.2.1焊接接头的晶间腐蚀 4

1.2.2焊接接头的脆化现象 5

1.3活性剂对焊缝成形的影响 6

1.4焊缝中氧对力学性能的影响 7

1.5本课题研究的目的及内容 8

第二章 双层气体保护焊接方法 10

2.1 气体保护对焊接质量的影响 10

2.2 A-TIG 焊 11

2.3 AA-TIG焊 11

2.4双层气体保护焊 12

第三章 氧气添加量对焊缝的影响 15

3.1实验方法 15

3.2不同氧气添加量条件下焊缝截面的观察 17

3.2.1焊缝截面 17

3.2.2焊缝中的氧含量 18

3.2.3焊缝的金相组织 18

3.2.4焊缝组织中的氧化物分布情况 19

3.3不同氧气添加量条件下的焊缝力学性能 20

3.3.1硬度实验 20

3.3.2拉伸强度实验 21

3.3.3冲击实验 22

第四章 总结 24

参考文献 25

致谢 28

第一章 绪论

1.1铁素体钢的简介以及分类

1.1.1简介

铁素体（符号F或α）是碳溶于α-Fe中的体心立方间隙固溶体。铁素体的溶碳能力较小，根据测定结果，其最大溶碳量（727℃条件下）大约只有0.0218%，在常温下铁素体溶碳量会进一步降低，大约在0.008%以下。

在铁碳相图中（图1.1），单相的铁素体所存在的区域为GPQG区，其他存在铁素体的区域还有γ α区与α Fe₃C区。

图1.1铁碳相图

铁素体钢钢种耐腐蚀性能好。随着制造技术的发展，现在人们已经能大大降低包括碳、氮这类铁素体钢材中间#隙元素的成分百分比，并且通过向其中添加一些微量合金元素，铁素体自身存在的一些问题得到了很大的改观，铁素体钢在生产商的应用也得到了长足的发展。

铁素体钢中的Cr所占百分比较大，耐腐蚀性能较好，相应的机械和工艺性能则较差，多作为一些抗氧化类的钢材使用，应用方面包括电子电器、冲压件、弹簧片、密封件、运输设备以及很多的工业设施等。

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