采用主动冷却技术的混合热振动焊接方法实现马氏体15Kh5M钢的无预热焊接：微观结构细化及热影响区控制 作者：Airat M. Fairushin, Elena Yu. Tumanova, Andrey S. Tokarev, Natalya B. Mulyashova, Azamat S. Ilalov, Alsu R. Kanaeva, Arseny M. Kazakov, Galiia F. Korznikova

《Metals》：Hybrid Thermo-Vibrational Welding with Active Cooling for Preheat-Free Joining of Martensitic 15Kh5M Steel: Microstructural Refinement and Heat-Affected Zone Control Airat M. Fairushin, Elena Yu. Tumanova, Andrey S. Tokarev, Natalya B. Mulyashova, Azamat S. Ilalov, Alsu R. Kanaeva, Arseny M. Kazakov and Galiia F. Korznikova

　　

摘要

马氏体铬钼钢（如15Kh5M）广泛用于高温油气设备，但其可焊性受到高淬透性和易产生冷裂纹的影响，这通常需要耗能较大的预热处理。本研究提出了一种替代方案，即在机械化气体保护焊（GMAW）过程中结合根部焊接时的机械振动（频率50 Hz，幅度约1 mm）和焊道后采用水空气喷射冷却。比较了三种焊接方法：传统的预热焊接、无预热的振动辅助焊接以及结合主动冷却的混合热振动焊接。在测试条件下，混合方法使得热影响区宽度从约7 mm减少到约3 mm，这与压缩热循环效应一致。热影响区的显微硬度在预热条件下为380–440 HV，而在混合条件下降至330–370 HV。光学显微镜观察还发现，混合处理下的组织更加细小且均匀。结果表明，同时进行振动处理和控制冷却可以有效减轻快速冷却带来的有害冶金效应，从而实现无需预热的厚壁部件制造。这种混合方法有望节省能源、缩短生产周期，并提高现场焊接应用的自动化程度。