搅拌摩擦焊（FSW）是基于摩擦焊技术的一种固相塑性连接技术。与常规焊接方法相比，具有明显的优越性：焊接接头力学性能良好，焊后变形小，没有烟尘与飞溅，不需要填充材料和保护气体、不需要加工坡口，大大降低了焊接成本。它的出现和其独特优点为不锈钢的焊接提供了新的突破。但目前国内外主要是针对铝合金和铜合金进行FSW，对不锈钢FSW的研究很少。

　　本文采用FSW工艺对3mm厚0Cr18Ni9不锈钢板进行了对接焊接，分析了接头的组织和性能，研究了其工艺参数对接头性能的影响。

　　1试验方法试验用材料为3mm厚0Cr18Ni9不锈钢冷轧板，其化学成分和性能见表1.表1试验用不锈钢板的化学成分（质量分数，）和性能搅拌头的主要参数如下：轴肩直径为20mm，焊接⑷0Crl8Ni9不锈钢微观组织后退侧前进侧搅拌针直径为6mm，长度为2.8mm.试件尺寸为：150mm>420mm>3mm.所使用的焊接参数如表2所示，焊后沿焊缝横截面切断分别制作金相和拉伸试样。金相试样采用盐酸硝酸水溶液（HC1―份、HNO3―份、水一份）腐蚀后用光学显微镜观察；拉伸试验在AG-10TA数控拉伸机上进行。

　　表2焊接参数搅拌头旋转速度焊接速度预热时间2试验结果分析2.1接头宏观形貌良好的焊缝。是采用不同的工艺参数焊接得到的表面成型不同的焊接接头（焊接时搅拌头采用顺时针旋转）。（a）接头在焊接开始时成型不好，说明开始时输入热量不够，主要是由于焊接开始停留时间太短，搅拌头下压不够。因不锈钢材料的硬度高于铝合金、铜合金，搅拌针进入工件的速度远小于焊接铝合金、铜合金时的速度，一般保（c）n=600r/min，t；=70mm/min，f=12s图i不同工艺条件下接头的宏观形貌持在2mm/min.（b）接头表面形成沟槽形缺陷，接头后退侧材料不充分，这是由于v/n太大（达到0.18），塑性材料不能充分流动到后退侧所致。（c）接头表面成型光滑均匀，说明采用了合适的焊接参数。

　　2.2接头微观组织0Cr18Ni9不锈钢板焊前的微观组织如所示。焊后其焊接接头形成以下三个区域：焊核区、热力影响区和热影响区，如所示。

　　区域的微观组织，可见他们之间有很大差异。焊核区位于焊接接头的中心，由于受到搅拌针的搅动，搅拌摩擦焊接头组织分布A-焊核区；B-热力影响区；C-热彩响区；D母材OCrl8Ni9不锈钢FSW接头的微观组织（a-焊核区；b热力影响区；c-热影响区）i形成较高温度的热循环，组织发生了动态再结晶，细化了晶粒，如（a）所示。热力影响区在搅拌针的搅动和肩部的摩擦共同作用下，母材内组织发生了晶粒变形，形成新的细小晶粒组织，如（b）所示。热影响区是没有受到搅拌头机械搅拌作用的区域，在焊接过程中只受到热循环的作用，形成不充分的再结晶组织，如（c）所示。

　　2.3试样显微硬度不锈钢FSW接头显微硬度分布测试结果见。焊核区由于热量集中，出现较明显的加工硬化现象，显微硬度与母材相比提高了22%；热力影响区的硬度也相应提高了5%；热影响区的硬度变化不大。

　　距焊缝中心距离/mm 0Crl8Ni9不锈钢FSW接头的显微硬度分布2.4试样拉伸性能头力学性能的测试结果如所示。随着转速增加，接头拉伸强度迅速上升，当转速达到600r/min时，拉伸强度最高，达到412MPa，是母材拉伸强度的70%，此时拉伸断裂于焊缝处。随着转速0Crl8Ni9不锈钢FSW接头拉伸力学性能的继续增加，接头拉伸强度降低。对焊缝组织、断裂位置以及抗拉强度的结果进行综合考虑，我们认为转速为600r/min，焊速为70mm/min时，得到的焊缝力学性能等各方面都很好。

　　3结论不锈钢板可以得到表面成型良好的焊接接头。

　　焊核区受搅拌针搅拌影响形成细小的动态再结晶晶粒；热力影响区在搅拌针的搅动和搅拌头肩部的摩擦共同作用下，形成变形的细小晶粒；热影响区再结晶不充分。

　　接头的焊核区发生了明显的加工硬化现象，显微硬度（HV）与母材相比提高了22%.（4）搅拌头转速为600r/min，焊接速度为70mm/min时，拉伸强度达到最大值，为412MPa.