奥氏体不锈钢的焊接 总结
316l奥氏体不锈钢的焊接方法 -回复

316l奥氏体不锈钢的焊接方法-回复以下是一篇关于316L奥氏体不锈钢焊接方法的1500-2000字文章:316L奥氏体不锈钢是一种低碳型不锈钢,具有良好的耐蚀性和高抗拉强度,常用于化工、海洋、医疗和食品加工等领域。
在实际应用中,我们经常需要对316L奥氏体不锈钢进行焊接以满足特定的工程要求。
下面,我们将详细介绍316L奥氏体不锈钢的焊接方法。
焊接是将两个金属材料结合在一起的过程,其中包括热能输入、熔化和再凝固。
在焊接316L奥氏体不锈钢时,我们需要关注以下几个方面:选择适合的焊接方法、准备工作、焊接参数和后续处理。
首先,选择适合的焊接方法非常重要。
根据具体应用需求,我们可以选择手工电弧焊、TIG焊、MIG焊或激光焊等方法。
手工电弧焊通常适用于对焊缝的质量要求较低的场合;TIG焊和MIG焊适用于需要高质量和高焊缝性能的场合;而激光焊则适用于对焊缝质量要求极高的特殊工艺。
接下来,准备工作是确保焊接质量的关键。
首先,需要清洁并预热工件表面,以去除油脂、污垢和氧化物等杂质。
清洁剂的选择应避免含有氯化物和强酸,同时避免使用含有研磨颗粒的清洁剂,以防止产生划痕。
预热是为了降低焊接时的残余应力和保证焊缝质量,一般推荐在150-200摄氏度范围内进行预热。
确定了焊接方法和准备工作之后,我们需要关注焊接参数的选择。
对于316L奥氏体不锈钢的焊接,最常用的是TIG焊。
在进行TIG焊时,需要选择合适的气体(如氩气)作为保护气体,并调整合适的气体流量和焊接电流。
气体保护可以防止氧气和水分进入焊缝,从而保证焊缝质量。
同时,通过选择合适的焊接电流和焊接速度,可以控制熔池的温度和尺寸,从而达到理想的焊接效果。
最后,焊接完成后,我们需要进行后续处理以确保焊缝的完整性和质量。
对于某些应用需要高度致密的焊缝的情况,可以进行退火处理以消除残余应力。
此外,还可以进行打磨和抛光等表面处理,以提高焊缝的外观质量和腐蚀性能。
需要注意的是,退火处理的温度和时间应根据实际情况选择,以避免导致材料的相变或变形。
奥氏体不锈钢304焊接性评定实验报告

奥氏体不锈钢304焊接性评定试验报告奥氏体不锈钢304具有非常好的塑性和韧性,这决定了它具有良好的弯折、卷曲和冲压成型性,因而便于制成各种形状的构件、容器或管道;奥氏体型不锈钢304的耐腐蚀性能特别优良,是它获得最为广泛应用的根本原因。
也正是这样,在评价焊接质量时必然特别强调焊接接头的开裂倾向、焊接缺陷敏感性和耐晶间腐蚀等的能力。
本报告结合奥氏体不锈钢304的焊接特点,进行了手工钨极氩弧焊评定性试验,现就试验结果作一介绍一、奥氏体不锈钢的焊接特点:奥氏体不锈钢韧性、塑性好,焊接时不会发生淬火硬化,尽管其线膨胀系数比碳钢大得多,焊接过程中的弹塑性应力应变量很大,却极少出现冷裂纹;尽管有很强的加工硬化能力,由于焊接接头不存在淬火硬化区,所以,即使受焊接热影响而软化的区域,其抗拉强度仍然不低。
304钢的热胀冷缩特别大所带来的焊接性的问题,主要有两个:一是焊接热裂纹,这与奥氏体不锈钢的晶界特性和对某些微量杂质如硫、磷等敏感有关;二是焊接变形大。
1、焊接接头的热裂纹及其对策1.1焊接接头产生热裂纹的原因单相奥氏体组织的奥氏体型不锈钢焊接接头易发生焊接热裂纹,这种裂纹是在高温状态下形成的。
常见的裂纹形式有弧坑裂纹、热影响区裂纹、焊缝横向和纵向裂纹。
就裂纹的物理本质上讲,有凝固裂纹、液化裂纹和高温低塑性裂纹等多种。
奥氏体型不锈钢易产生焊接接头热裂纹的主要原因有以下几点:1)焊缝金属凝固期间存在较大的拉应力,这是产生凝固裂纹的必要条件。
由于奥氏体型不锈钢的热导率小,线膨胀系数大,在焊接区降温(收缩)期焊接接头必然要承受较大的拉应力,这也促成各种类型热裂纹的产生。
2)方向性强的焊缝柱状晶组织的存在,有利于有害杂质的偏析及晶间液态夹层的形成。
3)奥氏体不锈钢的品种多,母材及焊缝的合金组成比较复杂。
含镍量高的合金对硫和磷形成易熔共晶更为敏感,在某些钢中硅和铌等元素,也能形成有害的易熔晶间层。
1.2避免奥氏体型不锈钢焊接热裂纹的途径。
2024年奥氏体不锈钢的焊接总结范本(2篇)

2024年奥氏体不锈钢的焊接总结范本引言:近年来,不锈钢在工业领域的应用越来越广泛,其中奥氏体不锈钢作为一种具有良好耐腐蚀性能和机械性能的不锈钢,被广泛应用于航空航天、化工、制药、食品加工等领域。
随着科技的不断进步,奥氏体不锈钢的焊接技术也取得了显著的发展。
本文将对____年奥氏体不锈钢的焊接技术进行总结,以期为相关领域提供有价值的参考。
一、奥氏体不锈钢的特性奥氏体不锈钢是一种具有高强度、优良的耐腐蚀性和良好的可焊性的不锈钢。
其主要特性包括:1. 较高的强度和硬度:奥氏体不锈钢具有较高的强度和硬度,能够满足一些高强度要求的工作环境。
2. 优良的耐腐蚀性:奥氏体不锈钢能够在大气、水和一些化学介质中保持较好的耐腐蚀性能,减少了材料在使用过程中的腐蚀损失。
3. 良好的可焊性:奥氏体不锈钢具有较好的可焊性,能够通过加热和冷却等工艺将不锈钢焊接在一起。
二、奥氏体不锈钢的焊接方法奥氏体不锈钢的焊接方法主要包括气体保护焊、电弧焊和激光焊等。
1. 气体保护焊:气体保护焊是一种将极性电弧焊和保护气体结合的焊接方法。
焊接时,通过将保护气体(如氩气)注入焊接区域,形成保护气氛,防止空气中的氧气对焊接接头产生氧化作用。
此外,气体保护焊还能够提供稳定的电弧和适当的热量,保证焊接接头的质量。
2. 电弧焊:电弧焊是一种利用电弧加热焊接接头的焊接方法。
通过将阳极电流引入焊接接头,产生高温电弧,将被焊接的金属加热至熔化,然后冷却凝固成为焊缝。
电弧焊具有适用范围广、生产效率高的特点,适用于奥氏体不锈钢的焊接。
3. 激光焊:激光焊是一种利用高能量激光束加热焊接接头的焊接方法。
通过将激光束集中在焊接接头上,产生高温激光热源,使被焊接的金属材料迅速熔化和冷却,完成焊接过程。
激光焊具有焊缝窄、热影响区小、焊接质量好的特点,适用于对焊接接头质量要求较高的场合。
三、奥氏体不锈钢的焊接常见问题及解决方法1. 焊接变形问题:奥氏体不锈钢的焊接过程中容易产生热变形,导致焊接接头尺寸偏差较大。
奥氏体不锈钢的焊接综述

奥氏体不锈钢的焊接综述摘要:随着现代工业的发展,不锈钢的应用将越来越广,而奥氏体不锈钢的用量是最广的。
本文对奥氏体不锈钢的焊接性进行分析,概述其焊接工艺要点。
关键词:奥氏体不锈钢;热裂纹;晶间腐蚀0 引言不锈钢[1]是指能耐空气、水、酸、碱、盐及其溶液和其他腐蚀介质腐蚀的,具有高度化学稳定性的钢种。
这类钢除了具有优良的耐蚀性能外,还具有优良的力学性能、工艺性能以及很大的工作温度范围(1050℃至-269℃),适于制造要求耐腐蚀、抗氧化、耐高温和超低温的零部件和设备,广泛应用于石油、化工、电力、仪表、食品、医疗、航空及核能等工业部门。
奥氏体不锈钢[2]在不锈钢中应用最广(约占70%),它是在18%铬铁素体型不锈钢中加入Ni、Mn、N等奥氏体形成元素而获得的。
由于奥氏体不锈钢在任何温度下都不发生相变,无淬硬倾向,对氢也不敏感,焊接接头在焊态下具有良好的塑性和韧性。
但由于奥氏体的导热系数小、熔点低、线膨胀系数大,在相同的焊接规范下,被加热到600℃以上的区域时,焊缝金属高温停留时间长,容易形成粗大的铸态组织,并产生较大的应力和变形等。
残余应力的存在易产生焊接热应力裂纹和应力腐蚀开裂。
对于奥氏体不锈钢的焊接来说,其最重要的是防止焊接接头产生热裂纹和晶间腐蚀。
1 母材的焊接性分析1.1 焊接接头的热裂纹焊接奥氏体不锈钢最常见的是出现焊缝凝固裂纹。
焊接热影响区近缝区多半是液化裂纹,在厚大焊件中也有时出现焊道下裂纹。
热裂纹主要形式有:横向裂纹、纵向裂纹、弧坑裂纹、显微裂纹、根部裂纹和热影响区裂纹等。
1.1.1 产生焊接热裂纹的主要原因(1)奥氏体不锈钢的线膨胀系数大,导热系数小,延长了焊缝金属在高温区停留时间,提高了焊缝金属在高温时经受的拉伸应变。
(2)奥氏体不锈钢焊缝结晶时,液相线与固相线之间的距离大,凝固过程的温度范围大,使低熔点杂质偏析严重,并且在晶界聚集。
(3)纯奥氏体焊缝的柱状晶间存在低熔点夹层薄膜,在凝固结晶后期以液态膜形式存在于奥氏体柱状晶粒之间,在一定的拉应力作用下起裂、扩展形成晶间开裂。
奥氏体不锈钢的焊接工艺

奥氏体不锈钢的焊接工艺奥氏体不锈钢的焊接工艺一、焊接方法由于奥氏体不锈钢具有优良的焊接性,几乎所有的熔焊方法和部分压焊方法都可以焊接。
但从经济、实用和技术性能方面考虑,最好采用焊条电弧焊、惰性气体保护焊、埋弧焊和等离子焊等。
1. 焊条电弧焊厚度在2mm以上的不锈钢板仍以焊条电弧焊为主,因为焊条电弧焊热量比较集中,热影响区小,焊接变形小;能适应各种焊接位置与不同板厚工艺要求;所用[wiki]设备[/wiki]简单。
但是,焊条电弧焊对清渣要求高,易产生气孔、夹渣等缺陷。
合金元素过度系数较小,与氧亲和力强的元素,如钛、硼、铝等易烧损。
2. 氩弧焊有钨极弧焊和熔化极氩弧焊两种,是焊接奥氏体不锈钢较为理想的焊接方法。
因氩气保护效果好,合金元素过度系数高,焊缝成分易于控制;由于热源较集中,又有氩气冷却作用,其焊接热影响区较窄,晶粒长大倾向小,焊后不需要清渣,可以全位置焊接和[wiki]机械[/wiki]化焊接。
缺点是设备较复杂,一般须使用直流弧焊电源,成本较高。
TIG有手工和自动两种,前者较后者熔敷率低些。
TIG最适于3mm以下薄板不锈钢焊接,在奥氏体不锈钢[wiki]压力容器[/wiki]和管道的对接和封底焊等广为应用。
对于厚度小于0.5mm的超薄板,要求用10~15A电流焊接,此时电弧不稳,宜用脉冲TIG焊。
厚度大于3mm有时须开坡口和采用多层多道焊,通常厚度大于13mm,考虑制造成本,不宜再用TIG焊。
3. 等离子弧焊是焊接厚度在10~12mm以下的奥氏体不锈钢的理想方法。
对于0.5mm以下的薄板,采用微束等离子弧焊尤为合适。
因为等离子弧热量集中,利用小孔效应技术可以不开坡口,不加填充金属单面焊一次成形,很适合于不锈钢管的纵缝焊接。
焊接工艺参数的选择焊接时,为保证焊接质量,必须选择合理的工艺参数,所选定的焊接工艺参数总称为焊接工艺规范。
例如,手工电弧焊的焊接工艺规范包括:焊接电流、焊条直径、焊接速度、电弧长度(电压)和多层焊焊接层数等,其中电弧长度和焊接速度一般由操作者在操作中视实际情况自行掌握,其他参数均在焊接前确定。
奥氏体不锈钢的焊接工艺及方法

奥氏体不锈钢的焊接工艺及方法(1)手弧焊1)焊前准备当板厚>3mm时要开坡口,坡口两侧20~30mm内用丙酮擦净清理,并涂石灰粉,防止飞溅损伤金属表面。
2)点固焊点固焊焊条与焊接焊条型号相同,直径要稍细些。
点固高度不超过工件厚度的2/3,长度不超过30mm。
4)焊接工艺(A)采用小规范可防止晶间腐蚀、热裂纹及变形的产生。
焊接电流比低碳钢低20%;(B)为保证电弧稳定燃烧,可采用直流反接法;(C)短弧焊,收弧要慢,填满弧坑;(D)与腐蚀介质接触的面最后焊接;(E)多层焊时要控制层间温度;(F)焊后可采取强制冷却;(G)不要在坡口以外的地方起弧,地线要接好;(H)焊后变形只能用冷加工矫正。
(2)氩弧焊奥氏体不锈钢采用氩弧焊时,由于保护作用好,合金元素不易烧损,过渡系数比较高。
所得焊缝成形好,没有渣壳,表面光洁,因此,焊成的接头具有较高的耐热性和良好的力学性能。
1)钨极氩弧焊适宜于厚度不超过8mm的板结构,特别适宜于厚度在3mm以下的薄板,直径在60mm以下的管子以及厚件的打底焊。
钨极氩弧焊电弧的热功率低,所以焊接速度较慢,冷却速度慢。
因此,焊缝及热影响区,在危险温度区间停留的时间长,所以钨极氩弧焊焊接接头的抗腐蚀性能往往比正常的手弧焊接头差。
2)熔化极混合气体脉冲氩弧焊如Ar和0.5%~1%的O2或Ar和1%~5%的CO2,外加脉冲电流,即采用混合气体的熔化极脉冲氩弧焊,这时焊接过程稳定,熔滴呈喷射过渡,焊丝熔化速度增快,电弧热量集中,特别是采用自动焊时,质量更好。
(3)等离子弧焊已成功地应用于奥氏体不锈钢的焊接。
电弧热量集中,可采用比钨极氩弧焊高得多的焊接速度,从而可提高焊接生产率。
(4)埋弧自动焊埋弧焊由于熔池体积大,冷却速度较小,容易引起合金元素及杂质的偏析。
因此,焊接奥氏体不锈钢时,为防止裂纹的产生,而在焊缝中加入的铁素体量就要多一些,这样就容易引起焊缝脆化,因此限制了埋弧焊的应用。
(5)奥氏体不锈钢的焊后处理为增加奥氏体不锈钢的耐腐蚀性,焊后应进行表面处理,处理的方法有抛光和钝化。
奥氏体不锈钢的焊接总结

奥氏体不锈钢的焊接总结奥氏体不锈钢是一种重要的金属材料,具有良好的耐腐蚀性和抗氧化性能,被广泛应用于工业制造中。
而焊接是连接金属材料的重要方式之一,也是生产过程中必不可少的环节。
在焊接奥氏体不锈钢时,需要考虑到合适的焊接方法、焊接工艺参数、焊接后的热处理等因素。
本文将从这些方面对奥氏体不锈钢的焊接进行总结。
一、焊接方法奥氏体不锈钢的焊接可以采用多种方法,常见的有手工电弧焊、氩弧焊、激光焊等。
1. 手工电弧焊:手工电弧焊是最常见的焊接方法之一。
其特点是操作简单,设备要求不高,适用于小型焊接作业。
但手工电弧焊的焊接效率较低,焊缝质量难以控制。
2. 氩弧焊:氩弧焊是目前最常用的奥氏体不锈钢焊接方法。
氩气的保护作用可以防止氧气和水分侵入焊缝,提高焊接质量。
氩弧焊还可以根据实际需要选择直流或交流。
3. 激光焊:激光焊是一种高能量密度的焊接方法,可以实现高速、高精度的焊接。
激光焊的热影响区较小,对焊接材料的变形和变质影响较小,适用于高要求的焊接作业。
但激光焊设备价格较高,操作要求较高。
二、焊接工艺参数在焊接奥氏体不锈钢时,需要合理选择和控制焊接工艺参数,以确保焊接质量。
1. 焊接电流:焊接电流直接影响熔深和焊缝质量。
对于不同规格的奥氏体不锈钢,需要根据材料的导电性和热导性选择适当的焊接电流。
2. 焊接电压:焊接电压影响焊缝形状和焊缝宽度。
一般来说,较高的焊接电压可以增加焊缝宽度,但焊接材料的变形和变质也会增加。
3. 焊接速度:焊接速度直接影响焊接效率和焊缝质量。
过高的焊接速度可能导致焊缝质量不稳定,过低的焊接速度则会影响生产效率。
4. 氩气流量:氩气是保护气体,在焊接过程中起到保护焊缝的作用。
合适的氩气流量可以防止氧气和水分污染焊缝。
三、焊接后的热处理在焊接奥氏体不锈钢后,还需要进行相应的热处理,以消除焊接过程中产生的应力和晶间腐蚀敏感性。
1. 固溶处理:奥氏体不锈钢在800-1100℃范围内进行固溶处理,可以解决焊缝和热影响区的晶间腐蚀敏感性。
奥氏体不锈钢的焊接总结

奥氏体不锈钢的焊接总结奥氏体不锈钢是一种具有高强度、耐腐蚀性好、耐热性强、可加工性能好等优点的重要金属材料。
在工业生产和生活中有着广泛的应用,其加工和使用也需要注意一些问题。
其中焊接是奥氏体不锈钢加工的重要环节。
本文将对奥氏体不锈钢焊接的一些总结进行介绍。
一、奥氏体不锈钢的焊接方法奥氏体不锈钢的焊接方法主要包括手工电弧焊、气体保护焊、等离子焊、电子束焊等多种方法。
其中较常用的是手工电弧焊和气体保护焊。
手工电弧焊以其简单、易上手的特点被广泛应用。
气体保护焊则可分为TIG焊和MIG焊两种,TIG焊使用惰性气体保护,其焊缝质量高,但生产效率相对较低;MIG焊使用惰性气体和活性气体保护,其生产效率较高,但焊接缝质量相对较低。
针对不同的焊接要求,可以选用不同的焊接方法进行。
二、奥氏体不锈钢焊接过程中需要注意的问题1、预热温度的选择:奥氏体不锈钢的焊接需要进行预热,其目的是通过预热来减少焊接时的热应力和裂纹。
预热温度一般选择在200-300℃之间,具体预热温度需根据奥氏体不锈钢的材质和焊接方法确定。
2、焊接电流和电压的选择:奥氏体不锈钢的焊接电流和电压需根据焊接材料的厚度、管壁厚度等因素进行选择,同时需要根据实际焊接情况进行调整。
3、焊接速度的控制:焊接速度过慢会导致热输入过多,从而影响焊缝的强度和质量;焊接速度过快则会导致焊缝破裂、夹杂物等缺陷,因此需要根据实际情况进行控制。
4、焊接环境的准备:奥氏体不锈钢焊接需在清洁环境中进行,否则会影响焊缝质量。
在焊接前需进行清洗和脱脂等处理。
三、常见的奥氏体不锈钢焊接缺陷及其原因1、热裂纹:奥氏体不锈钢焊接时,存在热应力,当焊接温度过高、预热量不足或冷却速度太快时,会导致热裂纹的产生。
此时需增加预热量、降低焊接温度或采用慢冷却方式来避免热裂纹的产生。
2、焊接夹杂物:由于焊接时未清洁干净或镍等元素含量过高等原因,会导致焊接夹杂物的产生,从而影响焊缝质量,该缺陷可通过选用合适的焊接材料、准备好焊接环境以及加强焊接质量管理等方法进行修复。
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一、γ -SS的焊接接头耐蚀性1.晶间腐蚀18-8钢焊接接头有三个部位能出现晶间腐蚀,如图4-3所示。
在同一个接头并不能同时看到这三种晶间腐蚀的出现,这取决于钢和焊缝的成分。
出现敏化区腐蚀就不会有熔合区腐蚀。
焊缝区的腐蚀主要决定于焊接材料。
正常情况下,现代技术水平可保证焊缝区不会产生晶间腐蚀。
⑴晶间腐蚀——接头不同位置晶间腐蚀——“贫Cr”现象焊缝区: ①通过焊接材料,使焊缝金属或者成为超低碳情况,或者含有足够的稳定化元素Nb (因Ti不易过渡到焊缝中而不采用Ti),一般希望wNb≥8wC或wNb≈1%。
②调整焊缝成分以获得一定数量的铁素体δ相。
HAZ敏化区: HAZ敏化区晶间腐蚀是指焊接热影响区中加热峰值温度处于敏化加热区间的部位(故称敏化区)所发生的晶间腐蚀。
只有18-8钢才会有敏化区存在,含Ti或Nb的18-8Ti或18-8Nb,以及超低碳18-8钢不易有敏化区出现。
对于wC=0.05%和0Cr18Ni9不锈钢来说,Cr23C6的析出温度为600~850℃,TiC的则高达1100℃,快冷可避免。
熔合区(刀状): 在熔合区产生的晶间腐蚀,有如刀削切口形式,故称为“刀状腐蚀”,简称刀蚀。
腐蚀区宽度初期不超过3~5个晶粒,逐步扩展到1.0~1.5mm。
只有含Nb或Ti的钢的熔合区才会产生晶间腐蚀。
原因:“贫Cr”现象2.应力腐蚀SCC(1)腐蚀介质的影响:应力腐蚀的最大特点之一是腐蚀介质与材料组合上的选择性,在此特定组合之外不会产生应力腐蚀。
如在Cl-的环境中,18-8不锈钢的应力腐蚀不仅与溶液中Cl-离子有关,而且还与其溶液中氧含量有关。
Cl-离子浓度很高、氧含量较少或Cl-离子浓度较低、氧含量较高时,均不会引起应力腐蚀。
(2)焊接应力的作用:应力腐蚀开裂的拉应力,来源于焊接残余应力的超过30%。
焊接拉应力越大,越易发生应力腐蚀开裂。
在含氯化物介质中,引起奥氏体钢SCC的临界拉应力σth≈σs。
在高温高压水中,引起奥氏体钢SCC的σth<<σs;而在H2SχO6介质中,由于晶间腐蚀领先,应力则起到了加速作用,此时可认为σth≈0。
(防SCC根本上是退火消应力,T,t)(3) 合金元素的作用应力腐蚀开裂大多发生在合金中,在晶界上的合金元素偏析引起合金晶间开裂是应力腐蚀的主要因素之一。
对于焊缝金属,选择焊接材料具有重要意义。
综上所述,引起应力腐蚀开裂须具备三个条件:首先是金属在该环境中具有应力腐蚀开裂的倾向;其次是由这种材质组成的结构接触或处于选择性的腐蚀介质中;最后是有高于一定水平的拉应力。
3.点蚀奥氏体钢焊接接头有点蚀倾向,其实即使耐点蚀性优异的双相钢有时也会有点蚀产生。
点蚀指数PI(PI=WCr+3.3WMo+(13~16)WN)越小,点蚀倾向越大。
最容易产生点蚀的部位是焊缝中的不完全混合区,其化学成分与母材相同,但却经历了熔化与凝固过程,应属焊缝的一部分。
焊接材料选择不当时,焊缝中心部位也会有点蚀产生,其主要原因应归结为耐点蚀成分Cr与Mo的偏析。
例如,奥氏体钢Cr22Ni25Mo中Mo的质量分数为3%~12%,在钨极氩弧焊(TIG)时,枝晶晶界Mo量与其晶轴Mo量之比(即偏析度)达1.6,Cr偏析度达1.25。
因而晶轴负偏析部位易于产生点蚀。
总之,TIG自熔焊接所形成的焊缝均易形成点蚀,甚至填送同质焊丝时也是如此,仍不如母材。
为提高耐点蚀性能,一方面须减少Cr、Mo的偏析;一方面采用较母材更高Cr、Mo含量的所谓“超合金化”焊接材料。
提高Ni含量,晶轴中Cr、Mo的负偏析显著减少,因此采用高Ni焊丝应该有利。
由此可以得出结论:1.为提高耐点蚀性能而不能进行自熔焊接;2.焊接材料与母材必须“超合金化”匹配;3.必须考虑母材的稀释作用,以保证足够的合金含量;4.提高Ni量有利于减少微观偏析,必要时可考虑采用Ni基合金焊丝二.热裂1.奥氏体钢焊接时,在焊缝及近缝区都有产生裂纹的可能性,主要是热裂纹。
最常见的是焊缝结晶裂纹。
HAZ近缝区的热裂纹大多是所谓液化裂纹。
在大厚度焊件中也有时见到焊道下裂纹奥氏体钢焊接热裂纹的原因:(1)奥氏体钢的热导率小和线膨胀系数大,在焊接局部加热和冷却条件下,接头在冷却过程中可形成较大的拉应力。
焊缝金属凝固期间存在较大拉应力是产生热裂纹的必要条件。
(2)奥氏体钢易于联生结晶形成方向性强的柱状晶的焊缝组织,有利于有害杂质偏析,而促使形成晶间液膜,显然易于促使产生凝固裂纹。
(3)奥氏体钢及焊缝的合金组成较复杂,不仅S、P、Sn、Sb之类杂质可形成易溶液膜,一些合金元素因溶解度有限(如Si、Nb),也能形成易溶共晶,如硅化物共晶、铌化物共晶。
这样,焊缝及近缝区都可能产生热裂纹。
2.凝固模式对热裂纹的影响凝固裂纹最易产生于单相奥氏体(γ)组织的焊缝中,如果为γ+δ双相组织,则不易于产生凝固裂纹。
通常用室温下焊缝中δ相数量来判断热裂倾向。
如图4-13所示,室温δ铁素体数量由0%增至100%,热裂倾向与脆性温度区间(BTR)大小完全对应。
这说明用室温δ相数量做判据是可以说明问题的。
凝固裂纹产生于真实固相线之上的凝固过程后期,必须联系凝固模式来进行考虑。
图4-14为Fe-Cr-Ni三元合金一个70%Fe的伪二元相图。
图中标出的虚线①合金,其室温平衡组织为单相γ,实际冷却得到的室温组织可能含5%~10%δ相。
但凝固开始到结束都是单相δ相组织,只是在继续冷却时,由于发生δ→γ相变,δ数量越来越少,在平衡条件下直至为零。
晶粒润湿理论指出,偏析液膜能够润湿γ-γ、δ-δ界面,不能润湿γ-δ异相界面。
以FA 模式形成的δ铁素体呈蠕虫状,防碍γ枝晶支脉发展,构成理想的γ-δ界面,因而不会有热裂倾向。
凝固裂纹与凝固模式有直接关系。
单纯F或A模式凝固时,只有γ-γ或δ-δ界面,所以会有热裂倾向。
以AF模式凝固时,由于是通过包晶/共晶反应面形成γ+δ,这种共晶δ不足以构成理想的γ-δ界面,所以仍然可以呈现液膜润湿现象,以至还会有一定的热裂倾向。
3.化学成分对热裂纹的影响任何钢种都是一个复杂的合金系统,某一元素单独作用和其他元素共存时发生的作用,往往不尽相同,甚至可能相反。
1)Mn:在单相奥氏体钢中Mn的作用有利,但若同时存在Cu时,Mn与Cu可以相互促进偏析,晶界易于出现偏析液膜而增大热裂倾向。
2)S、P:S、P在焊接奥氏体钢时极易形成低熔点化合物,增加焊接接头的热裂倾向。
在焊缝中,硫对热裂的敏感性比磷弱,这是因为在焊缝中硫形成MnS,熔点比Ni3P2高,且离散地分布在焊缝中。
在HAZ中,硫比磷对裂纹敏感性更强,这是因为硫比磷的扩散速度快,更容易在晶界偏析。
焊缝中硫、磷的最高质量分数应限制在0.015%以内。
3)Si:Si是铁素体形成元素,焊缝中wSi>4%之后,碳的活动能力增加,形成碳化物或碳氮化合物,为防晶间腐蚀,应使焊缝中C%≤0.02%。
Si在18-8钢中有利于促使产生δ相,可提高抗裂性,可不必过分限制;但在25-20钢中,Si的偏析强烈,易引起热裂。
4)Nb:铌可与磷、铬及锰一起形成低熔点磷化物,而与硅、铬和锰则可形成低熔点硫化物-氧化物杂质。
铌在晶粒边界富集,可形成富铌、镍的低熔点相,其结晶温度甚至低于1160℃。
含铌的低熔点相在铁素体和奥氏体中的溶解度不同,从而对热裂影响不同。
5)Ti 钛也可以形成低熔点相,如在1340℃时,焊缝中就可以形成钛碳氮化物的低熔点相。
含钛低熔点相的形成对抗裂性的影响不如铌的明显,因为钛与氧有强的结和力,因此钛通常不用于焊缝金属的稳定化,而是用于钢的稳定化。
钛主要是对母材及热影响区的液化裂纹的形成有影响。
6)C 碳对于热裂敏感性的影响仅在一次结晶为奥氏体的单相奥氏体化的焊缝金属中,碳对热裂敏感性的影响很复杂,还取决于合金成分。
7)B:硼是对抗热裂性影响最坏的元素。
高温时硼在在奥氏体中的溶解度非常低,只有0.005%,硼与铁、镍都能形成低熔点共晶。
因此,要限制焊缝中的硼含量。
总之,凡是溶解度小而能偏析形成易熔共晶的成分,都可能引起热裂纹的产生。
凡可无限固溶的成分(如Cu在Ni中)或溶解度大的成分(如Mo、W、V),都不会引起热裂。
奥氏体钢焊缝,提高Ni含量时,热裂倾向会增大;而提高Cr含量,对热裂不发生明显影响。
在含Ni量低的奥氏体钢加Cu时,焊缝热裂倾向也会增大。
凡促使出现A或AF凝固模式的元素,该元素必会增大焊缝的热裂倾向。
4.焊接工艺的影响在合金成分一定的条件下,焊接工艺对是否会产生热裂纹也有一定影响。
为避免焊缝枝晶粗大和过热区晶粒粗化,以致增大偏析程度,应尽量采用小焊接热输入快速焊工艺,而且不应预热,并降低层间温度。
不过,为了减小焊接热输入,不应过分增大焊接速度,而应适当降低焊接电流。
增大焊接电流,焊接热裂纹的产生倾向也随之增大。
过分提高焊接速度,焊接时反而更易产生热裂纹。
这是因为随着焊接速度增大,冷却速度也要增大,于是增大了凝固过程的不平衡性,凝固模式将逐次变化为FA→AF→A,相当于图4-14 中A点向右移动,因此热裂倾向增大。
三、析出现象在SS中,σ相通常只有在铬的质量分数大于16%时才会析出,由于铬有很高的扩散性,σ相在铁素体中的析出比奥氏体中的快。
δ→σ的转变速度与δ相的合金化程度有关,而不单是δ相的数量。
凡铁素体化元素均加强δ→σ转变,即被Cr、Mo等浓化了的δ相易于转变析出σ相。
σ相是指一种脆硬而无磁性的金属间化合物相,具有变成分和复杂的晶体结构。
σ相的析出使材料的韧性降低,硬度增加。
有时还增加了材料的腐蚀敏感性。
σ相的产生,是δ→σ或是γ→σ。
四、低温脆化为了满足低温韧性要求,有时采用18-8钢,焊缝组织希望是单一γ相,成为完全面心立方结构,尽量避免出现δ相。
δ相的存在,总是恶化低温韧性。
虽然单相γ焊缝低温韧性比较好,但仍不如固溶处理后的1Cr18Ni9Ti钢母材,例如aku(-196℃)≈230J/cm2,aku(20℃)≈280 J/cm2。
“铸态”焊缝中的δ相因形貌不同,可以具有相异的韧性水平。
奥氏体不锈钢的焊接工艺特点焊接材料选择不锈钢及耐热钢用焊接材料主要有:药皮焊条、埋弧焊丝和焊剂、TIG和MIG实芯焊丝以及药芯焊丝。
焊接材料的选择首先决定于具体焊接方法的选择。
在选择具体焊接材料时,至少应注意以下几个问题:1) 应坚持“适用性原则”。
根据不锈钢材质、具体用途和使用条件(工作温度、接触介质),以及对焊缝金属的技术要求选用焊接材料,原则是使焊缝金属的成分与母材相同或相近。
2) 根据所选各焊接材料的具体成分来确定是否适用,并应通过工艺评定试验加以验收,绝不能只根据商品牌号或标准的名义成分就决定取舍。
3) 考虑具体应用的焊接方法和工艺参数可能造成的熔合比大小,即应考虑母材的稀释作用,否则将难以保证焊缝金属的合金化程度。