印度研究小组在国际杂志《激光与焊接》上发表了题为《激光+MIG焊接工艺对316LN钢性能影响的研究》的文章。

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介绍

系统研究了 11 mm 厚的激光 + 金属惰性气体 (HLM) 混合焊接 316LN 不锈钢接头的微观结构和力学性能。由于激光-电弧相互作用的协同效应，在恒定的激光电弧源位置下改变电​​弧电流会影响穿透深度 (∼40%)。因此，选择激光电弧源位置 (2-3 mm) 和电弧电流以实现深穿透。发现整个焊接区域的平均三角形 (δ) 铁素体数约为 1.3。然而，由于添加填料，在熔融区厚度方向观察到δ铁素体含量 (∼95%) 大幅增加。使用拉伸试验估计了全厚度焊接强度性能的变化。还进行了标准常规单轴拉伸试验，并将其与熔合区的微观结构进行了比较。 母材冲击韧性为315.4±0.9J，HLM焊缝冲击韧性为163.4±27J。δ铁素体含量的变化、二次枝晶臂间距（∼2.9～3.6μm）和区域显微偏析是影响HLM焊缝力学性能的主要因素。

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论文概述

随着不锈钢板厚度的增加，焊接接头的制备需要更高的热输入和更多的焊道数。这会引起微观组织的不均匀性、残余应力和变形。需要注意的是，由于多次焊接热循环、外部填充材料的添加以及热梯度的影响，焊接部件的微观组织会在整个厚度方向上发生变化。这种不均匀的结构会显著影响焊缝的力学性能。现有文献中，对厚度大于10 mm 的316L不锈钢的HLM焊接研究很少。这些研究主要集中在焊接接头的微观组织上。在本研究中，研究了HLM工艺参数对熔深的影响，然后采用HLM焊接工艺制备了316LN不锈钢（11 mm厚）焊接接头。此外，研究重点是焊缝几何形状、熔合区微观组织、δ-铁素体含量、元素偏析和复合焊缝的拉伸强度性能。

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图形分析

图 1. HLM 焊接工艺实验装置

图 2. HLM 焊接工艺中使用的坡口配置

图3 不同工艺参数下的板材焊缝横截面

图4. (a) HLM焊接接头和HLM焊接316LN不锈钢接头的微观组织(b) MZ、(c) LMZ和(d) LZ

图5. 316LN母材和HLM焊缝金属的XRD曲线

图6 316LN(ac)母材及HLM焊接(df)MZ、(gi)LMZ及(jl)LZ各区域的EBSD图像、相图及应变分布图

图7. HLM焊接过程的热循环

图 8. LZ、LMZ 和 MZ 的显微硬度分布（a）、（b）整个厚度（LZ 到 MZ）和（c）HLM 焊缝各个区域的测量位置。

图 9. (a) HLM 焊缝的载荷-位移曲线和 (b) 母材、δ 铁素体和奥氏体的纳米硬度和压痕模量

图10. 室温和550°C（a、c）基材（b、d）下HLM焊接拉伸试验试样的SEM图像

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综上所述

本研究总结了HLM焊接工艺对316LN型（11 mm厚度）不锈钢焊接接头组织、拉伸性能和冲击性能的影响，并研究了组织变化和相应的拉伸性能，得出的主要结论如下：

（1）采用HLM焊接工艺成功制备了316LN不锈钢（厚度11 mm）焊接接头，且焊缝无任何缺陷。

（2）研究表明，激光和电弧源的位置对穿透深度有显著的影响。

（3）由于在焊缝贯穿方向上添加了填充焊丝，导致δ铁素体的形貌和含量发生变化，MZ（4 FN）中δ铁素体的含量高于LMZ（1.7 FN）和LZ（0.2 FN）。

（4）由于焊缝SDAS和冷却速度的变化，在熔合区出现了元素偏析。

（5）HLM焊缝的屈服强度为326 MPa，极限抗拉强度为634 MPa，接头效率为101%。

（6）微拉伸试验结果揭示了HLM焊缝拉伸性能的各向异性。这是由于特定区域的微观结构变化以及SDAS、位错密度和元素偏析变化的综合影响。

316LN不锈钢及其HLM焊接接头的冲击功分别为315J和163J，HLM焊缝中元素偏析和δ铁素体含量变化的综合作用对其性能产生显著影响。

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先前的建议

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18.45mm厚钢光纤激光-MAG复合焊接气孔及凝固裂纹研究

19. DMG增材减材集成制造

20.DMG飞秒激光加工原理

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