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ZG06Cr13Ni4Mo是一种低碳马氏体不锈钢,在水力发电、核电机组叶轮及海上钻进平台上被广泛应用,由于大型铸件在铸造过程中很容易引入裂纹、夹杂、缩孔、疏松等缺陷,须采用补焊修复技术对铸造缺陷进行修补,以使铸件性能和质量得到保障并达到安全使用要求。本文采用钨极惰性气体保护焊(GTAW)对ZG06Cr13Ni4Mo不锈钢进行一次及二次补焊,对原始铸件及一、二次补焊接头的组织及力学性能进行测试,模拟实际生产制造过程中的补焊效果。通过光学显微镜、X射线衍射仪、场发射扫描电镜以及透射电子显微镜对不锈钢铸件及不同补焊次数焊接接头的显微组织、晶粒尺寸、晶体缺陷及晶粒生长方向进行观察,探究了补焊过程中焊接接头组织演变情况。并对原始铸件、一次、二次补焊接头进行硬度、拉伸性能、冲击韧性、残余应力及疲劳性能测试,获得补焊次数对焊接接头力学性能影响规律。此外,研究了深冷处理对原始铸件及一次补焊接头组织及力学性能的影响情况,为制订ZG06Cr13Ni4Mo铸件补焊工艺提供技术支撑。经研究分析得到如下结论:(1)原始铸件经过一次补焊后,组织中不再像原始铸件以板条马氏体为主,且位错密度和织构集中密度均有所降低,晶界、亚晶界增多,晶粒生长不再具有明显的方向性;二次补焊后,热影响区组织与一次补焊相同,晶体内存在位错与孪晶,织构集中密度继续降低;随着补焊次数增加,晶粒组织得到细化。(2)原始铸件经过补焊后,焊接接头的硬度和疲劳极限强度均有所提高,但抗拉与屈服强度没有明显地提升;二次补焊较一次补焊试件整体残余应力值有所减小且塑性和韧性有所提升。(3)随深冷时间增长,原始铸件及一次补焊试样组织均逐渐细化,残余压应力值增大;原始铸件中的板条马氏体变为针状马氏体,残余奥氏体含量逐渐降低,深冷18h时抗拉强度与屈服强度显著提高;一次补焊试样深冷18h后,强度明显降低,深冷36h时屈服强度已接近临界使用强度;深冷使材料塑性降低,原始铸件及一次补焊接头在深冷36h时塑性指标均已降到标准要求最低值附近,不能满足正常使用要求。