2Cr13 不锈钢零件焊接、镀硬铬的工艺研究

2Cr13 不锈钢零件焊接、镀硬铬的工艺研究

发表时间：2015-02-10T11:13:03.530Z 来源：《科学与技术》2014年第12期下供稿作者：杨波屈柯斌贺晓江[导读] 根据以上试验分析总结，使用ER420 氩弧焊接及阳极前处理的镀硬铬工艺方法可以满足产品的使用及外观要求。

陕西黄河集团有限公司六车间杨波屈柯斌贺晓江

摘要：针对2Cr13 不锈钢零件焊接后镀硬铬时，出现焊缝表面镀铬层不完整，与零件表面镀层差异明显的问题，通过选取14种不同加工方式的工艺实验，对实验结果进行分析对比，筛选出最优的加工工艺方法，从实验结果推断出产生问题的理论缘由，解决实际问题，确保零件加工质量。

关键词：马氏体不锈钢2Cr13;表面镀D.YCr7;镀铬层1 任务来源高碳马氏体不锈钢2Cr13，因其出色的综合性能及成本优势，广泛应用于制造强度、硬度要求较高，对耐腐蚀要求不苛刻的结构件、工具、刀具、轴类等。我公司某产品中的套筒A就选用了该材料，该套筒由两个零件焊接成型，为了提高套筒表面的耐磨性及耐腐蚀性，图纸要求焊后表面镀硬铬。目前存在的问题：焊缝表面镀铬层不完整，与零件表面镀层差异明显（见图1，金相组织见图2、3）。针对此问题，质量部组织相关人员进行了讨论、分析，并委托工艺处进行相关工艺试验，为了解决焊缝表面镀铬层的问题，公司要求对此零件的焊接和电镀工艺进行系统研究。

图1 套筒零件图2 镀层金相组织 100X 图3镀层金相组织 500X2 工艺研究目的2.1 通过本次工艺研究筛选出最佳的焊接方法及焊料，使2Cr13 的焊缝既能满足力学性能，同时保证焊缝表面与母材表面镀铬层颜色一致。

2.2 通过试验研究确定不锈钢2Cr13 镀硬铬的工艺参数。

2.3 根据试验研究数据，完善工艺文件。

3 工艺研究方案3.1 零部件简介某产品零件套筒（A）由两项零件套筒（B）和轴套（C）对接焊接而成，套筒壁厚5 毫米，外径尺寸为47 毫米，零件材料为圆钢2Cr13-GB/T1220-1992。套筒焊接成型后经热处理、机械加工，最后表面镀D.YCr7。

3.2 问题分析零件表面硬铬镀层不完整主要发生在焊缝表面处。原因分析如下：1）焊缝成分与母材成分有所不同。2Cr13 属于马氏体，焊接时可选用的焊条有很多种，根据实际条件生产时选用的焊条是A302，属于奥氏体，焊缝成分与母材成分有所不同，现有镀硬铬工艺不能满足在母材和焊缝表面同时镀上硬铬。

2）焊缝表面的氧化膜未清除干净。不锈钢表面氧化膜组织结构复杂，用常规方法很难彻底清除。要在其表面电沉积结合力优良的硬铬镀层，必须彻底清除表面的氧化膜，保持表面清洁活化，在铬电沉积过程中采取有效操作措施，克服不锈钢自钝化对电镀铬结合力的不利影响。

3.3 研究方案的制定根据原因分析，为获得符合使用要求的焊缝金属，结合我公司的现有生产条件，首先，选定两种焊接方法：焊条电弧焊和钨极氩弧焊。焊条电弧焊在我公司是焊接碳钢的主要方法之一，焊接操作也较为成熟，但此法在国际上已很少使用，该方法效率较低；钨极氩弧焊，采用直流正接能提高焊接质量。其次，选用合适的焊接材料：为保证焊缝金属的化学成分和组织与母材相似，首选马氏体不锈钢焊条；再选用塑性和韧性较好的奥氏体不锈钢焊条；采用氩弧焊焊接时，选用ER410、ER420焊丝。按不同的焊接方法和焊接工艺参数焊接后，经机械加工，对其进行电镀硬铬。电镀硬铬初选两种方案。镀硬铬前，彻底清除焊缝表面的氧化膜，保持零件表面清洁活化，在铬电沉积过程中采取有效的操作措施，克服不锈钢自钝化对电镀铬结合力的不利影响，以保证试件表面硬铬镀层完整。依据试验结果，选出合适的焊条（焊丝）和镀硬铬操作工艺参数，并将这些参数应用于套筒（A）生产，对研究结果进行验证。具体方案如下：3.3.1试件准备1) 试件材料选用与零件材料相同的牌号2Cr13GB/T1220-1992。

2）试件数量根据选用的焊料种类、焊接参数的不同，初步确定每种焊料需要试件36 件（棒料、板料各半），共计252 件。

3.3.2 试件加工工艺流程调质→粗加工→焊接→热处理→X 射线探伤→精加工→X 射线探伤→电镀→力学性能试验。

3.3.2.1 焊接此工序在焊接车间进行, 焊接操作人员必须为高级工。

1）焊前准备焊前准备包括编制焊接工艺文件、坡口加工、预热、焊接设备、焊工资格审查、保温措施、焊料的烘干等。2）焊接试验内容2Cr13 马氏体不锈钢的焊接尚不成熟，没有现成的标准参考，加之我们的研究不仅要保证成型后的焊缝金属满足力学性能要求，还应满足焊缝金属与零件母材能够同时镀覆硬铬，以实现提高2Cr13 马氏体不锈钢的抗腐蚀性。本研究初选焊条A302、A307、G202、G207、G217、ER410及ER420 不锈钢焊丝。焊接试验内容，见表1、表2。