304L不锈钢管的晶粒没有明显的生长方向！

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　　一、304L不锈钢熔融区的晶粒没有明显的生长方向，等轴晶体在枝晶之间形成。

　　当液体金属在熔池中开始结晶时，晶粒通常从接近熔接线并处于半熔化状态的母材开始生长。但是，在空气中焊接时，熔池的冷却速度慢，焊接中的各个方向温度梯度的变化倾向各不相同，最终晶粒的成长倾向各不相同，柱状晶体的成长严重，可以一直向焊接的中心成长的晶体只能中途成长。

　　正因如此，这些生长到半途而废的柱状枝晶，在凝固界面前发生了熔断、游离和增殖现象，导致了等轴晶在熔合区内的形成。最后，用ER308药芯焊丝在空气中焊接304L不锈钢，得到的接头的微观组织是一簇与热流方向大致相似、分布高度紊乱的柱状枝晶，并夹在轴晶区内。

　　二、晶粒有明显的生长方向，但大多数颗粒会熔断。因此，很难生长到焊接的中心。

　　在水下焊接时，散热的最快方向一直沿着焊接的中心方向，因此晶粒有明显的生长方向，即向焊接中心生长。另外，由于晶粒的生长方向一致，晶粒间的熔断、游离现象减少，最终内部等轴晶的数量减少。

　　对于过热区，空气中的接头主要由魏组织组成，相应的水下接头主要由粗马氏体组成。对于相变重结晶区，空气中的接头主要由细、均匀的铁素体和珠光体组成，而水下接头主要由细马氏体和少量颗粒贝氏体组成。对于不完全重结晶区，空气中的接头主要由尺寸不同、分布不均匀的铁素体和珠光体组成，相应的水下接头主要由大量颗粒贝氏体、小马氏体和大小不同的铁素体组成。

　　三、在两种焊接环境下，所得到的异种钢接头焊缝组织有所不同。

　　两侧母材附近的焊接组织以柱状晶体的形式向焊接中心生长，空气中焊接得到的焊接组织中的晶体尺寸比水下的晶体尺寸大。但是，空气中接头的焊接组织有明显的柱状结晶组织，水下接头的焊接组织的结晶界有蠕虫状的铁素体析出，焊接的中央有等轴结晶区域的形成。

　　在两种焊接环境下，所得到的304L熔合区组织也有所不同。在空气中焊接时，304L不锈钢熔融区的晶粒没有明显的生长方向，等轴晶体在内部形成的水下焊接时，304L不锈钢熔融区的晶粒有明显的生长方向，但形成的等轴晶体相对较少。

　　ER308药芯焊丝空气中焊接304L不锈钢和16Mn钢，其接头抗拉强度高达420MPa，断口为16Mn母材，部收缩现象明显，是典型的塑性断裂。水下焊接304L不锈钢和16Mn钢接头的拉伸强度仅为165MPa，无颈部收缩现象，是典型的脆性断裂。

　　ER308药芯焊丝在水下和空气中焊接304L不锈钢和16Mn钢的平均焊接硬度分别为237HV和213HV。304L不锈钢母材侧熔融区硬度呈下降趋势，水下焊接接头熔融区最小硬度值低于空气中焊接接头最小硬度值。16Mn钢母材侧的热影响区硬度先上升后下降后上升的变化趋势，水下焊接接头的最大硬度值高于空气中焊接接头的最大硬度值。

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