铁素体不锈钢焊缝晶粒细化技术的研究现状

董志海１，李逸文１，Ａｌｅｋｓａｎｄｒ Ｂａｂｋｉｎ２，常云龙１， （１.沈阳工业大学材料科学与工程学院；２.俄罗斯利佩茨克国立技术大学）

摘要：铁素体不锈钢具有无Ni、导热性好、线膨胀系数小和成本低等优点，且在氯离子环境下具有比奥氏体不锈钢更好的耐应力腐蚀性能，被广泛应用于汽车、海工和石化等领域。但在焊接过程中，焊缝区和热影响区极易产生晶粒粗大的现象，导致接头塑韧性下降，尤其是厚板大熔深的自熔焊接时塑韧性呈断崖式下降。本文通过收集、分类和分析国内外铁素体不锈钢焊缝晶粒细化的研究数据，总结了铁素体不锈钢焊缝晶粒细化的方法，如控制焊接参数、预热与提高冷却速度、调整熔池合金元素、脉冲焊接、电磁搅拌和超声波振动等方法。基于现有文献，采用非均质形核、促进晶粒游离以及枝晶熔断三种不同的机制来解释焊缝组织晶粒细化现象。最后对铁素体不锈钢焊缝晶粒细化方法进行了展望，采用外加能场的方法对熔池金属的流动具有一定影响，特别是研究多物理场下的焊缝组织晶粒长大行为，将为大熔深自熔焊焊接头性能的提高提供新的思路与方法。未来研发实际应用性强的晶粒细化装置和设备，发展大熔深自熔焊接下铁素体不锈钢焊缝的晶粒细化技术将成为主要趋势。

关键词：铁素体不锈钢；晶粒细化方法；焊缝组织；多物理场