马氏体不锈钢的焊接工艺
L80-13Cr马氏体型不锈钢筛管焊接工艺
焊 后缓慢 冷却 。
表 ５ ＭＩ 焊 主 要 焊 接 工 艺 参 数 Ｇ
６ ２
２１ ０ ０年 第 ４期
（ Ｒ ５ ） 明焊后 Ｌ ０—１ Ｃ 母 材 热影 响 区 出现淬 硬 Ｈ Ｃ３说 Ｓ ３ｒ
组 织 。焊后 经 回火处理 ，Ｓ １ Ｃ 母材 热影 响区硬 度 Ｌ ０— ３ ｒ
ｏ。
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大铁 素体 加 晶界 碳 化 物 组织 ， 焊接 接 头 塑 性 和 强度 使
均有 下 降 Ｊ 。所 以 ， 择 预 热 温 度 范 围 为 ２ ５—３ ０ 选 ０ １
工 业 出 版 社 ，０ ８ ２９— ９ ． ２０ ．８ ２ ０
（ ）试验 表 明 ， 于 基 管 Ｌ ０—１ Ｃ １ 对 ８ ３ ｒ马 氏体 型 不
［ ］ Ｊｈ ｉｐｌ， ａ ａ ， ｏｅｋ．陈剑虹译． ３ ｏｎＣ Ｌｐ ｏ Ｄ ｍｉ ＪＫ ｔ ｉ ｄ ｎ ｅ 不锈钢焊接 冶金学及焊接性 ［ ． 京 ： 械工业 出版社 ，ｏ ８６ Ｍ］ 北 机 ２ ０ ． ６—
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℃， 且， 并 仅加 热 Ｌ ０—１ Ｃ 钢 ， Ｕ ３ ４钢不 要 加 热到 ８ ３ ｒ Ｓ Ｓ０
２５ｏ ０ Ｃ以上 。焊接 过程 中要求 保持温 度不低 于 ２５℃ ， ０
焊接方 法采 用熔 化 极 惰 性 气 体 保护 焊 （ Ｇ焊 ） ＭＩ ，
这种 焊接方 法焊接 质量 稳定 可 靠 ， 气体 保 护效 果好 ， 飞
马氏体钢的焊接技巧
马氏体钢的焊接技巧马氏体钢（MS—MartensiticSteel）的显微组织几乎全部为马氏体组织。
其具有较高的抗拉强度，其最高强度可达1600MPa，需进行回火处理以改善其塑性，使其在如此高的强度下，仍具有足够的成形性能，是目前商业化高强度钢板中强度级别最高的钢种。
马氏体钢有两类：一类是简单的Cr13系列钢，例如1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13等；另一类是为了提高热强性，以Cr12为基础，加入W、Mo、V、Ti、Nb等元素的多元合金强化的马氏体钢，例如1Cr11MoV、1Cr12WMoV钢等。
马氏体钢具有较强的淬火倾向，一般由高温奥氏体空冷即可淬火，形成马氏体组织。
但含碳量低的1Cr13经淬火处理后具有马氏体加铁素体组织，属于半马氏体钢。
在上述两类马氏体钢中，前者主要用于一般耐蚀条件（如大气、海水及硝酸等）和要求一定强度的构件，后者主要用于作热强钢。
一、马氏体钢的焊接性马氏体钢淬硬倾向很大。
在空冷的条件下能产生高硬度的马氏体组织，在所有的不锈钢和高合金耐热钢中其焊接性最差，焊接时容易产生以下问题：1、焊接冷裂纹这是马氏体钢很突出的问题。
这一方面与其淬硬性大有关，另一方面也与马氏体导热性差，能引起较大的焊接内应力有关，特别是含碳量比较高的钢和刚性比较大的焊接结构很容易产生焊接冷裂纹，因此，一般都需要采取预热和焊后热处理等措施。
2、焊接接头脆化（1）近缝区过热脆化多数马氏体钢由于其成分特点，其组织往往处于马氏体-铁素体的交界处。
当冷却速度较大时，近缝区能产生粗大的马氏体组织，使接头塑性下降；当冷却速度较小时，则产生粗大的块状铁素体和碳化物组织，使接头的塑形更显著下降，因此焊接时应注意控制冷却速度。
（2）回火脆化马氏体钢及其焊接接头在375～575℃的范围内加热并逐渐冷却时，能产生比较明显的断裂韧性降低现象。
这是由回火脆化引起的，因此热处理时应避开回火脆化温度区。
二、马氏体钢的焊接工艺要点1、焊接方法马氏体钢可采用除气焊以外的所有熔焊方法进行焊接，例如焊条电弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊等。
铁素体及马氏体不锈钢的焊接
4.3 铁素体及马氏体不锈钢的焊接4.3.1铁素体不锈钢的焊接性分析铁素体型不锈钢一般都是在室温下具有纯铁素体组织，塑性、韧性良好。
由于铁素体的线膨胀系数较奥氏体的小，其焊接热裂纹和冷裂纹的问题并不突出。
通常说，铁素体型不锈钢不如奥氏体不锈钢的好焊，主要是指焊接过程中可能导致焊接接头的塑性、韧性降低即发生脆化的问题。
此外，铁素体不锈钢的耐蚀性及高温下长期服役可能出现的脆化也是焊接过程中不可忽视的问题。
高纯铁素体钢比普通铁素体钢的焊接性要好得多。
(1)焊接接头的晶间腐蚀碳的质量分数为0.05%~0.1%的普通铁素体铬钢发生腐蚀的条件和奥氏体铬-镍钢稍有不同。
从900 ︒C以上快速冷却，铁素体铬不锈钢对腐蚀很敏感，但经过650~800︒C的回火后，又可恢复其耐蚀性。
所以，焊接接头产生晶间腐蚀的位置是紧挨焊缝的高温区。
晶间腐蚀是在晶粒边界附近发生的有选择性腐蚀现象；原因：贫铬理论A不锈钢加热到450-850℃（敏化温度）区间发生高铬F不锈钢从高温急冷发生，经 650-850℃加热缓冷可消除(2)焊接接头的脆化铁素体不锈钢的晶粒在900℃以上极易粗化；加热至475℃附近或自高温缓冷至475℃附近；在550～820℃温度区间停留（形成σ）相均使接头的塑性、韧性降低而脆化。
①高温脆性铁素体不锈钢焊接接头加热至950～1000℃以上后急冷至室温，焊接热影响区的塑性和韧性显著降低，称为“高温脆性”。
其脆化程度与合金元素碳和氮的含量有关。
碳、氮含量越高，焊接热影响区脆化程度就越严重。
焊接接头冷却速度越快，其韧性下降值越多；如果空冷或缓冷，则对塑性影响不大。
②σ相脆化普通纯度铁素体不锈钢中wCr>21%时，若在520～820℃之间长时间加热，即可析出σ相。
σ相的形成与焊缝金属中的化学成分、组织、加热温度、保温时间以及预先冷变形等因素有关。
钢中促进铁素体形成的元素如铝、硅、钼、钛和铌均能强烈地增大产生σ相的倾向；锰能使高铬钢形成σ相所需铬的含量降低；而碳和氮能稳定奥氏体相并能与铬形成化合物，会使形成σ相所需铬含量增加。
12Cr13马氏体不锈钢的焊接工艺研究
12Cr13马氏体不锈钢的焊接工艺研究戚祥健（常州宝菱重工机械有限公司，江苏 常州 ２１３０１９）摘 要：结合１２Ｃｒ１３马氏体不锈钢的焊接问题，本文对该种不锈钢的焊接工艺改善问题展开了研究。
从工艺试验结果来看，通过加强预热温度、电弧电压等参数的控制，得到的焊件力学性能较好，焊缝无任何缺陷，拥有较好内部质量，强度、塑性、韧性等均能满足产品使用要求。
关键词：１２Ｃｒ１３不锈钢；焊接工艺；马氏体中图分类号：ＴＧ４５７．１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１１－５００４（２０１８）０５－０１５６－２在生产实践中，12Cr13马氏体不锈钢的焊接性较差，需要采取科学的焊接工艺才能得到高质量产品。
因此，还应加强对12Cr13马氏体不锈钢的焊接工艺研究，以便更好的进行产品焊接。
1 12Cr13马氏体不锈钢的焊接问题12Cr13马氏体不锈钢在焊接的过程中将体现一定特性，关系到不锈钢的焊接质量。
从焊缝和热影响区常温组织表现形式来看，12Cr13不锈钢为马氏体组织，带有硬脆的特点，导热性较差，拥有较大的焊接残余应力。
在焊接接头刚度大或焊接过程氢含量高的情况下，容易导致氢致裂纹的产生。
而焊接后直接从高温冷却到100℃以下，也容易导致裂纹的产生。
分析焊接过程发生的相变可以发现，加热到奥氏体相区域的热影响区金属和熔池金属，在焊接后由奥氏体转变为马氏体。
而伴随着金属的凝固，会有铁素体产生，即马氏体的焊缝组织。
经过热加工轧制后，沿着轧制方向，马氏体和铁素体区域可以得到均匀有序排列。
在不受厚度方向拉力影响的情况下，应力可以得到均匀分布。
然而，焊缝中存在的铁素体则呈现出凌乱分布的特点，表面受到的应力导致应力集中于某个区域，继而引发了低应变断裂的产生[1]。
此外，受12Cr13马氏体不锈钢焊接性能差的影响，在不锈钢焊接冷却期间会出现面心立奥氏体向体心立方马氏体转变的情况，伴随着熔碳能力快速恶化和体积不断改变，导致不锈钢塑性降低而硬度增加，出现淬硬问题。
马氏体不锈钢的焊接工艺
马氏体不锈钢的焊接工艺属于马氏体不锈钢的钢号有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、3Cr13Mo、 1Cr17Ni2、 2Cr13Ni2、 9Cr18、 9Cr18MoV 等。
⑴焊接性有强烈的冷裂倾向，焊缝及热影响区焊后均为硬而脆的马氏体组织，钢中含碳量越高，冷裂倾向越大。
焊接时在温度超过1150℃ 的热影响区内，晶粒显著长大。
过快或过慢的冷却都可能引起接头脆化。
例如，1Cr13钢焊后冷却速度小于10℃/s时，在热影响区将得到粗大的铁素体加碳化物组织，使塑性显著降低；当冷却速度大于40℃/s时，则会产生粗大的马氏体组织，同样也使塑性下降。
马氏体不锈钢的晶间腐蚀倾向很小。
⑵焊接工艺1）焊前预热焊前预热是防止产生冷裂纹的主要工艺措施。
当C的质量分数为0.1%〜0.2%时，预热温度为200〜260℃,对高刚性焊件可预热至400〜450℃。
2）焊后冷却焊件焊后不应从焊接温度直接升温进行回火处理，因为焊接过程中奥氏体可能未完全转变，如焊后立即升温回火，会出现碳化物沿奥氏体晶界沉淀和奥氏体向珠光体转变，产生晶粒粗大的组织，严重降低韧性。
因此回火前应使焊件冷却，让焊缝和热影响区的奥氏体基本分解完了。
对于刚性小的焊件，可以冷至室温再回火；对于大厚度的焊件，需采用较复杂的工艺；焊后冷至100〜150℃,保温0.5〜1h,然后加热至回火温度。
3)焊后热处理目的是降低焊缝和热影响区的硬度，改善塑性和韧性，同时减少焊接残余应力。
焊后热处理分回火和完全退火两种。
回火温度为650〜750℃,保温小，空冷；若焊件焊后需机加工的，为了得到最低硬度，可采用完全退火，退火温度为830〜880℃,保温2h炉冷至595℃,然后空冷。
4)焊条的选用焊接马氏体不锈钢用焊条分为铭不锈钢焊条和铭银奥氏体不锈钢焊条两大类。
常用铭不锈钢焊条有E1-13-16 (G202)、E1-13T5(G207)；常用铭银奥氏体不锈钢焊条有E0-19-10T6(A102)、E0-19-10-15 (A107)、E0-18-12Mo2-16 (A202)、E0T8T2Mo2T5(A207)等。
超级马氏体不锈钢的焊接工艺 -回复
超级马氏体不锈钢的焊接工艺-回复超级马氏体不锈钢是一种具有优异耐腐蚀性和高强度的材料，因此在许多工业领域得到广泛应用。
然而，由于其特殊的组织结构和化学成分，超级马氏体不锈钢的焊接工艺相对复杂。
本文将详细介绍超级马氏体不锈钢的焊接工艺，并逐步解释每个步骤的具体操作。
第一步：选择适合的焊接方法超级马氏体不锈钢的焊接方法主要有手工电弧焊、氩弧焊和激光焊等。
要根据具体需求和材料厚度选择适合的焊接方法。
手工电弧焊适用于较简单的焊接任务，而氩弧焊和激光焊适用于需要更高精度和更小焊缝的情况。
第二步：准备焊接材料在开始焊接之前，需要准备好焊接材料。
超级马氏体不锈钢的焊接材料包括焊接电极、焊丝和填充金属。
这些材料的选择应根据材料的化学成分和焊接要求来确定。
第三步：清洁和处理焊接表面在焊接之前，必须清洁和处理焊接表面，以确保焊接质量。
首先，使用溶剂和刷子彻底清洁焊接表面，以去除油脂、灰尘和其他污染物。
然后，使用砂轮或其他磨削工具对焊缝进行处理，以确保表面平整。
第四步：设定合适的焊接参数在进行焊接之前，必须根据焊接材料的要求和焊接方法来设定合适的焊接参数，如焊接电流、电压、焊接速度和预热温度等。
这些参数的选择应根据材料的厚度、形状和焊接要求来确定。
第五步：进行焊接操作在进行焊接之前，需要将焊接材料正确地装入焊接设备中，并进行预热处理。
预热温度应根据材料的厚度和化学成分来确定。
然后，根据设定的焊接参数进行焊接操作。
在焊接过程中，需要保持焊缝的持续流动，并定期检查焊接质量。
第六步：进行焊后处理焊接完成后，需要进行焊后处理，以提高焊缝的力学性能和耐腐蚀性。
焊后处理通常包括退火、固溶处理和淬火等步骤。
选择合适的焊后处理方法应根据材料的化学成分和焊接质量要求来确定。
总结：超级马氏体不锈钢的焊接工艺是一项复杂的工作，需要选取合适的焊接方法、准备焊接材料、清洁和处理焊接表面、设定焊接参数、进行焊接操作以及进行焊后处理。
通过正确应用这些焊接工艺步骤，可以确保超级马氏体不锈钢焊接的质量和稳定性，进而提高产品的性能和寿命。
超级马氏体不锈钢的焊接性能及焊接接头性能评估
超级马氏体不锈钢的焊接性能及焊接接头性能评估超级马氏体不锈钢是一种新型高强度、高载荷材料，具有优异的耐腐蚀性和抗疲劳性能。
然而，由于其特殊的化学成分和微观组织结构，超级马氏体不锈钢在焊接过程中面临一些挑战。
因此，对其焊接性能和焊接接头的评估显得十分重要。
本文将深入探讨超级马氏体不锈钢的焊接性能以及焊接接头的性能评估。
一、超级马氏体不锈钢的焊接性能1. 焊接工艺参数的优化焊接工艺参数的选择对超级马氏体不锈钢的焊接质量和性能具有重要影响。
在选择合适的工艺参数时，应考虑材料的热导率、冷却速度、热收缩等因素。
通过优化焊接工艺参数，可以降低热影响区的硬化程度，减少残余应力的产生，提高焊接接头的强度和韧性。
2. 焊接缺陷的控制超级马氏体不锈钢在焊接过程中容易出现一些缺陷，如热裂纹、氩气孔、夹渣等。
为了控制这些缺陷的生成，焊接操作应注意控制焊接速度、焊接电流和焊接电压等参数，并保证焊接接头的净化度和干燥度。
此外，适当的预热和后热处理也是控制焊接缺陷的有效手段。
3. 焊缝金属的性能焊缝金属的性能对超级马氏体不锈钢的焊接接头性能具有重要影响。
焊缝金属的组织结构和化学成分应与母材相匹配，以保证焊缝金属与母材之间的强度和耐腐蚀性能的一致性。
此外，选择合适的填充料和焊接材料也是提高焊缝金属性能的关键。
二、焊接接头性能评估1. 强度测试强度测试是评估焊接接头性能的一项重要指标。
可以通过拉伸试验、冲击试验和硬度测试等方法来评估焊接接头的强度。
这些测试可以提供关键的力学性能数据，用于衡量焊接接头在拉伸、冲击和压缩等加载情况下的稳定性和可靠性。
2. 耐腐蚀性能测试超级马氏体不锈钢广泛应用于腐蚀环境中，因此其焊接接头的耐腐蚀性能评估非常重要。
常用的耐腐蚀性能测试方法包括浸泡试验、电化学测试和盐雾试验等。
这些测试可以评估焊接接头在不同腐蚀介质中的耐腐蚀性能，并制定相应的措施来提高其耐腐蚀性能。
3. 微观组织分析微观组织分析是评估焊接接头性能的一种重要方法。
马氏体型不锈钢(L80-13Cr)焊后热处理工艺研究
０ ２ ０
（ ）Ｌ ０１ Ｃ 马氏体型不锈钢焊后 回火处理 工艺规 ３ ８ —３ ｒ
时 间／ ｎ ｍｉ
范 ，作为焊后 热处理工艺文件具有指 导作用 ，达 到了降
图 ５ 回火处理温度一 时间曲线
低硬度 、去除应力 的 目的。ＭＷ
（０ ０ ４ ９ ２ １０ ０ ）
（ 接第４ 上 ４页）
织 ，使焊接接头变得 又硬 又脆 ，组 织应 力也 随之增 大 ；
Ｌ０１Ｃ 马氏体 型不 锈钢焊 后 回火处理 工艺 规范 ： ８． ｒ ３ 焊后立 即 用保 温材 料 保 温 ，在 １０—１０ ０ ５ｏ 温 ３ Ｃ保 ０—
６ｍｎ ０ ｉ ，由 １０—１０ ０ ５ ℃升温 至 ４ ０ ，升 温速度不 限制 ， ２℃ 从 ４０ ２ ％升温 至 ６０～ ２ ℃ ，升温速度应 ＜ ６ ℃／ 。保 ８ ７０ ２０ ｈ
３ ．结语
（ ）Ｌ０１Ｃ 马 氏体型不锈钢焊态热影 响区的硬度 １ ８・ ｒ ３
很高 ，需要 去除焊接应力和降低硬 度。焊件焊后 直接空 冷到室温后再进行热处理 ，则马 氏体不 锈耐热钢会 出现
空气淬硬倾 向。因此 ，焊后 回火处理前对焊 件温度有 一
定 的要求 ，焊件焊后不可 以随意从焊接温度 直接升温进 行 回火处理 。
６０ ０ ℃以下 回火对 降低硬度 实 际作用不 大。马 氏体不锈
钢 回火温度范围 ６ ０～ ２ ％。 ５ ７０
仍然高于 ２ Ｈ Ｃ ３Ｒ 。
（ ）焊后 回火处理 温度 和时 间的确认 ３
从表 ３的试
验数据分析 ：焊态下热 影响 区的最 高硬度 ５ Ｈ ３ Ｖ，说 明
焊态下有硬脆 的马 氏体存在。 焊后 回火处理前对焊件温度有一定 的要 求 ，焊件焊
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马氏体不锈钢的焊接工艺
属于马氏体不锈钢的钢号有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、3Cr13Mo、1Cr17Ni2、2Cr13Ni2、9Cr18、9Cr18MoV等。
一、马氏体不锈钢的焊接性
马氏体不锈钢有强烈的冷裂倾向，焊缝及热影响区焊后均为硬而脆的马氏体组织，钢中含碳量越高，冷裂倾向越大。
焊接时在温度超过1150℃的热影响区内，晶粒显著长大。
过快或过慢的冷却都可能引起接头脆化。
例如，1Cr13钢焊后冷却速度小于10℃/s时，在热影响区将得到粗大的铁素体加碳化物组织，使塑性显著降低；当冷却速度大于40℃/s时，则会产生粗大的马氏体组织，同样也使塑性下降。
马氏体不锈钢的晶间腐蚀倾向很小。
二、焊接工艺
1、焊前预热
焊前预热是防止产生冷裂纹的主要工艺措施。
当C的质量分数为%～%时，预热温度为200～260℃，对高刚性焊件可预热至400～450℃。
2、焊后冷却
焊件焊后不应从焊接温度直接升温进行回火处理，因为焊接过程中奥氏体可能未完全转变，如焊后立即升温回火，会出现碳化物沿奥氏体晶界沉淀和奥氏体向珠光体转变，产生晶粒粗大的组织，严重降低韧性。
因此回火前应使焊件冷却，让焊缝和热影响区的奥氏体基本分解完了。
对于刚性小的焊件，可以冷至室温再回火；对于大厚度的焊件，需采用较复杂的工艺；焊后冷至100～150℃，保温～1h,然后加热至回火温度。
3、焊后热处理
目的是降低焊缝和热影响区的硬度，改善塑性和韧性，同时减少焊接残余应力。
焊后热处理分回火和完全退火两种。
回火温度为650～750℃，保温1h，空冷；若焊件焊后需机加工的，为了得到最低硬度，可采用完全退火，退火温度为830～880℃，保温2h炉冷至595℃，然后空冷。
4、焊条的选用
焊接马氏体不锈钢用焊条分为铬不锈钢焊条和铬镍奥氏体不锈钢焊条两大类。
常用铬不锈钢焊条有E1-13-16（G202）、E1-13-15（G207）；常用铬镍奥氏体不锈钢焊条有E0-19-10-16（A102）、E0-19-10-15（A107）、E0-18-12Mo2-16（A202）、E0-18-12Mo2-15（A207）等。