张 鹏

（国网天津市电力公司，天津 300000）

310 不锈钢是一种Cr与Ni含量较高的奥氏体不锈钢，具备优良的耐腐蚀性和较高的蠕变强度，广泛应用于石油化工、核电以及军工等领域[1]。较高的合金元素含量，会导致310不锈钢在熔化焊过程中极易出现凝固裂纹，限制其在焊接结构中的推广应用。因此，有必要对这类不锈钢的凝固裂纹产生机制进行研究，并提出避免出现这种缺陷的方法。

凝固裂纹属于焊接热裂纹的一种，出现在焊缝内部，主要由于在热应力的作用下，枝晶相互分离，进而导致晶间液膜破裂所致[2]。David等人系统的研究了熔池合金成分与奥氏体不锈钢熔化焊凝固裂纹敏感性的联系[3]。其结果表明，焊缝开裂的倾向与焊缝金属的凝固模式密切相关。Yu等人设计出一套专用的焊枪[4]，实现焊后对试件进行急冷，使熔池尾端的非平衡组织保留至室温。对枝晶生长形态的观测表明，奥氏体枝晶间的界面较平直，而铁素体枝晶间的界面曲折，这影响了晶间的液膜分布，进而影响裂纹产生的几率。

工件在熔化焊过程中加热冷却速率快，熔池中冶金反应复杂。目前针对奥氏体不锈钢裂纹敏感性的研究多采用试验观测手段，难以从热动力学角度对焊接冶金反应过程进行机理分析。本文研究基于相图计算技术，对采用不同焊丝的310不锈钢TIG焊的熔池冶金反应进行分析。通过与试验数据的对比，本研究揭示了通过调整熔池成分，抑制凝固裂纹产生的机理。……