第五章不銹鋼焊接.ppt

1、,第三節(jié) 不銹鋼和耐熱 鋼的焊接,本章教學(xué)內(nèi)容,不銹鋼、耐熱鋼的類型及性能特點(diǎn)； 接頭晶間腐蝕 奧氏體不銹鋼的焊接； 耐熱鋼的焊接。,一 不銹鋼的類型和性能,按主要化學(xué)成份分:鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼和鉻錳氮不銹鋼； 按金相組織分:鐵素體不銹鋼（F）、馬氏體型不銹鋼（M）、奧氏體型不銹鋼（A）、奧鐵雙相不銹鋼（A+F）和沉淀硬化不銹鋼五種類型。 按用途分：不銹鋼、抗氧化鋼、熱強(qiáng)鋼,（一）不銹鋼的分類,鐵素體不銹鋼（F）,組織為鐵素體，其為Cr 在11.5%-32.0%的范圍內(nèi)，隨著Cr含量的增加，其耐蝕性能不斷提高，加入Mo后，則可以提高耐酸腐蝕和抗應(yīng)力腐蝕的能力。這種鋼的典型牌號有00Cr12，

2、1Cr17，00Cr17Mo，00Cr30Mo2等。,根據(jù)碳和氮的總含量，鐵素體不銹鋼分為普通純度和超高純度兩個系列。 普通純度的鐵素體不銹鋼Cr為0.1%左右，并含有少量的氮，其典型牌號有1Cr17，1Cr17Mo，Cr13，Cr17等。其中1Cr17，1Cr17Mo作為耐熱鋼， 而Cr13，Cr17主要用于腐蝕環(huán)境不十分苛刻的場合，如室內(nèi)裝飾、廚房設(shè)備、家電產(chǎn)品、家用器具等。,超高純度的鐵素體不銹鋼是通過真空或保護(hù)氣體精煉技術(shù)煉出超低碳和超低氮超高純度鐵素體不銹鋼，其典型牌號有00Cr18Mo2，1Cr17，00Cr27Mo等。這類不銹鋼對氯化物應(yīng)力腐蝕不敏感，有具有良好的耐點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕

3、性能，廣泛應(yīng)用于熱交換設(shè)備、耐海水設(shè)備、有機(jī)酸和制堿設(shè)備等。,（三）奧氏體型不銹鋼（A）,奧氏體型不銹鋼的金相組織為奧氏體，它是在高鉻不銹鋼中加入適當(dāng)?shù)逆嚕ê繛?%-25%）而形成的具有奧氏體組織的不銹鋼。奧氏體型不銹鋼是以Cr18Ni9鐵基合金為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上隨著用途的不同，發(fā)展了以下六大系列的奧氏體型不銹鋼：,這種鋼不能利用熱處理進(jìn)行強(qiáng)化來提高硬度，通常是通過冷作加工硬化來提高其硬度，沒有磁性。 奧氏體型不銹鋼的Cr、Ni含量高，因此在氧化性、中性以及弱還原性介質(zhì)中均具有良好的耐蝕性、塑韌性優(yōu)良，冷熱加工性能俱佳，焊接性優(yōu)于其它類型不銹鋼，因而廣泛應(yīng)用于建筑裝飾、食品工業(yè)、醫(yī)療器械、紡

4、織印染設(shè)備以及石油、化工、原子能等工業(yè)領(lǐng)域。,（四）奧氏體鐵素體型雙相不銹鋼,奧氏體鐵素體型雙相不銹鋼的金相組織為奧氏體加上鐵素體。鐵素體的體積分?jǐn)?shù)小于10%的不銹鋼，是在奧氏體型不銹鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的鋼種。它與含碳量相同的奧氏體型不銹鋼相比，具有較小的晶間腐蝕傾向和較高的力學(xué)性能，且韌性比鐵素體不銹鋼要好。同時由于少量鐵素體的存在，還有利于奧氏體型不銹鋼在焊接過程中防止熱裂紋的形成。,當(dāng)鐵素體的體積分?jǐn)?shù)在30%-60%時，這種鋼具有特殊的抗點(diǎn)蝕、抗應(yīng)力腐蝕的性能。如00Cr18Ni5Mo3Si2 、0Cr26Ni5Mo2等牌號，這類鋼的屈服強(qiáng)度約為一般奧氏體不銹鋼的2倍。這種鋼材在化肥廠和

5、化工廠等設(shè)備裝置中有著廣泛的應(yīng)用。其機(jī)械加工、冷壓和焊接性能良好，且具有較好的耐腐蝕性能。,（五）沉淀硬化不銹鋼,沉淀硬化不銹鋼是在不銹鋼中單獨(dú)或復(fù)合添加硬化元素，通過適當(dāng)熱處理獲得高強(qiáng)度、高韌性并具有良好耐蝕性的一類不銹鋼。通常作為耐磨、耐蝕、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)件，如軸、齒輪、彈簧、閥等零部件以及高強(qiáng)度壓力容器、化工處理設(shè)備等。,（二）不銹鋼的性能,不銹鋼的性能包括物理性能、力學(xué)性能和耐腐蝕性能。 固溶強(qiáng)化：當(dāng)溶質(zhì)元素含量很少時，固溶體性能與溶劑金屬性能基本相同。但隨溶質(zhì)元素含量的增多，會使金屬的強(qiáng)度和硬度升高，這種現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。,（一）不銹鋼的物理性能,與碳鋼相比，不銹鋼的導(dǎo)電性能差；奧氏體型

6、不銹鋼的線脹系數(shù)比低碳鋼大將近50%，而熱導(dǎo)率僅為低碳鋼的1/3左右；鐵素體鋼和馬氏體鋼的線脹系數(shù)與低碳鋼相近，而熱導(dǎo)率僅為低碳鋼的1/2左右。奧氏體型不銹鋼通常是非磁性的。,（二）不銹鋼的力學(xué)性能,奧氏體型不銹鋼的綜合性能最好，既有足夠的強(qiáng)度，又有極好的塑性，同時硬度也不高，這就是奧氏體型不銹鋼廣泛應(yīng)用的原因之一。奧氏體型不銹鋼同絕大多數(shù)的其它金屬材料相似，其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和硬度，隨著溫度的降低而提高；塑性隨著溫度的降低而減小。并具有較高的冷作加工硬化性。,對焊接性影響較大的物理性能有線膨脹系數(shù)，熱導(dǎo)率、電阻率等，一般而然，合金元素越多，導(dǎo)熱性越差，線膨脹系數(shù)和電阻率越大。,(三）不銹鋼

7、的耐蝕性能,一般腐蝕有均勻腐蝕和局部腐蝕，其中危害最大的是局部腐蝕。,1均勻腐蝕,指接觸腐蝕介質(zhì)的金屬表面全部產(chǎn)生腐蝕的現(xiàn)象。由于不銹鋼中在13%以上，在氧化性介質(zhì)中容易在表面形成富鉻氧化膜，該膜能阻止金屬的離子化而產(chǎn)生鈍化作用，提高了不銹鋼的耐均勻腐蝕性能。,2晶間腐蝕,晶間腐蝕是起源于金屬表面沿金屬晶界發(fā)生的有選擇的深入金屬內(nèi)部的腐蝕。該種腐蝕是一種局部腐蝕，能夠?qū)е戮Яｉg的結(jié)合力喪失，材料強(qiáng)度幾乎消失，所以在所有的腐蝕形式中，晶間腐蝕的危害性最大，容易造成設(shè)備突然破壞，而在金屬外形上沒有任何變化。奧氏體型不銹鋼和鐵素體不銹鋼均會產(chǎn)生晶間腐蝕,3點(diǎn)腐蝕,點(diǎn)蝕是指在金屬表面產(chǎn)生的尺寸約小于1

8、.0mm的穿孔性或蝕坑性的宏觀腐蝕。這是以腐蝕破壞形貌特征命名的。其主要是由材料表面鈍化膜的局部破壞所引起的，經(jīng)試驗研究表明，材料的陽極電位值越高，抗點(diǎn)蝕能力越好。超低碳高鉻鎳含鉬不銹鋼和超高純度含高鉻鐵素體不銹鋼均有較高的耐點(diǎn)蝕性能。,4縫隙腐蝕,縫隙腐蝕是金屬構(gòu)件縫隙處發(fā)生的斑點(diǎn)狀或潰瘍形宏觀蝕坑。這是以腐蝕部位的特征命名的。常發(fā)生在墊圈、鉚接、螺釘連接縫、搭接的焊接接頭等部位。其主要是由介質(zhì)的電化學(xué)不均勻性引起的。,從材料試驗分析結(jié)果上看，0Cr18Ni9和00Cr17NiMo2型奧氏體型不銹鋼、鐵素體和馬氏體型不銹鋼在海水中均有縫隙腐蝕的傾向。適當(dāng)增加鉻、鉬含量可以改善抗縫隙腐蝕的能力

9、。實(shí)際上只有采用鈦、高鉬鎳基合金和銅合金等才能有效的防止縫隙腐蝕的發(fā)生。因此，改變介質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)形式是防止縫隙腐蝕的重要措施。,5應(yīng)力腐蝕開裂,應(yīng)力腐蝕開裂是指在拉應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)共同作用下產(chǎn)生的斷裂。這種破裂常常在拉應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于材料屈服點(diǎn)和很弱的腐蝕環(huán)境中以裂紋形式出現(xiàn)，并迅速擴(kuò)展，其產(chǎn)生條件如下：,應(yīng)力腐蝕的三個條件,介質(zhì)條件：應(yīng)力腐蝕大部分由氯引起的，高濃度的苛性堿、硫酸水溶液； 應(yīng)力條件：在拉應(yīng)力作用下才能產(chǎn)生； 材料條件：應(yīng)力腐蝕常發(fā)生在合金中，在晶界上的合金元素偏析事引起應(yīng)力腐蝕的重要原因。,提要： 奧氏體型不銹鋼的焊接,本節(jié)教學(xué)內(nèi)容： 奧氏體型不銹鋼、雙相不銹鋼的焊接性 教學(xué)目標(biāo)：

10、 了解奧氏體型不銹鋼、雙相不銹鋼的焊接性 了解熱裂紋、晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂產(chǎn)生原因及 防止措施； 掌握焊接技術(shù)要點(diǎn)。 本章知識點(diǎn)： 奧氏體型不銹鋼、雙相不銹鋼的焊接性； 各種合金元素對不銹鋼焊接性的影響； 各種焊接缺陷產(chǎn)生原因及防止措施。,一、奧氏體型不銹鋼的焊接性,奧氏體型不銹鋼通常具有良好的塑性和韌性，對氫脆不敏感，焊接性良好。這類鋼冷加工不會產(chǎn)生任何的淬火硬化，焊接過程中很少出現(xiàn)冷裂紋。 焊接時存在的主要問題是： 導(dǎo)熱系數(shù)小、熔點(diǎn)低、線膨脹系數(shù)大，已形成粗大的鑄造組織，焊縫及熱影響區(qū)熱裂紋敏感性大；接頭產(chǎn)生碳化鉻沉淀析出，耐腐蝕性下降；接頭中鐵素體含量高時，可能出現(xiàn)475脆化相。,（一

11、）.焊接接頭的晶間腐蝕,18-8型不銹鋼的焊接接頭，有三個部位（焊縫、熱影響區(qū)敏化區(qū)、熔合區(qū)）易出現(xiàn)晶間腐蝕， （1）焊縫區(qū)的晶間腐蝕,有些奧氏體不銹鋼的焊接接頭，在腐蝕介質(zhì)中，工作一段時間后可能局部發(fā)生沿著晶粒邊界的腐蝕，一般稱此種腐蝕為晶間腐蝕。根據(jù)母材類型和所采用的焊材與工藝的不同，奧氏體不銹鋼焊接接頭可能發(fā)生焊縫晶間腐蝕、HAZ敏化區(qū)（600一1000）晶間腐蝕、熔合區(qū)附近的刀狀腐蝕，,1晶間腐蝕,產(chǎn)生晶間腐蝕的原因 奧氏體不銹鋼焊縫和HAZ敏化區(qū)的晶間腐蝕，都與敏化處理使晶界形成貧鉻層有關(guān)。焊縫產(chǎn)生晶間腐蝕可能有兩種情況：一種是焊態(tài)下已有Cr23 C6析出，如多層焊縫的重復(fù)加熱區(qū)域；

12、另一種為接頭在焊態(tài)下無貧鉻層，焊后經(jīng)歷了敏化處理，因而具有晶間腐蝕傾向。,是指使一種或幾種物質(zhì)在一定的外界作用下（如添加敏化劑或者是改變加工工藝等），反應(yīng)感度增加的過程叫敏化。,敏化：不銹鋼在450800溫度區(qū)間停留一段時間或緩慢冷卻，從而導(dǎo)致晶界析出以Cr23C6為主的鉻的碳化物的過程。敏化使晶界附近區(qū)域的鉻含量降低，耐蝕性下降，在使用過程中發(fā)生晶間腐蝕的敏感性增大。,“貧鉻理論” 奧氏體不銹鋼在固溶狀態(tài)下，碳以過飽和形式溶解于固溶體中。加熱時，過飽和的碳以Cr23 C6的形式沿晶界析出。Cr23 C6析出消耗了大量的鉻，因而使晶界附近的鉻含量降到低于鈍化所需的最低的鉻含量12%，則在晶界表

13、面形成了貧鉻層。貧鉻層的電極電位比晶粒內(nèi)低得多，當(dāng)金屬與腐蝕介質(zhì)接觸時，就形成了微電池，電極電位低的晶界成為陽極，則被腐蝕溶解。即產(chǎn)生晶間腐蝕。,2、熱影響區(qū)敏化晶間腐蝕 奧氏體不銹鋼在加熱到敏化溫度區(qū)6001000時，在晶界上易析出Cr23C6。金屬晶粒內(nèi)部過飽和的碳原子會逐步向晶粒邊緣擴(kuò)散，與晶粒邊緣層的鉻原子結(jié)合成Cr23C6 ；并沿晶界沉淀析出。擴(kuò)散需要一定的“過熱度”，只有普通的18-8鋼0Cr19Ni9才會存在敏化區(qū)，含Ti和Nb的18-8 Ti或18-8 Nb，以及超低碳18-8鋼敏華區(qū)晶間腐蝕傾向小， 應(yīng)采用快速過程，減小處于敏化加熱時間，,防止焊接接頭產(chǎn)生晶間腐蝕的措施,冶金

14、措施 降低母材和焊縫中的碳含量 市鋼中碳含量（C0.015%0.03%）低于在相中的溶解度，減少Cr23C6 型碳化物的析出。 添加Nb、Ti等穩(wěn)定化的元素，該改變碳化物類型 Nb、Ti等元素與碳親和力大，結(jié)合形成NbC、TiC,從而減少碳與鉻的結(jié)合，避免了貧鉻曾的產(chǎn)生； 焊后進(jìn)行固熔處理 使析出的Cr23C6 重新溶于奧氏體中，,使焊縫金屬具有奧氏體一鐵素體雙相+組織，其鐵素體的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)超過412。在此范圍內(nèi)，一方面可打擾單一柱狀晶的方向性，不止形成連續(xù)的貧鉻層，另一方面相富Cr，可以減少貧鉻。不僅能提高焊縫金屬抗晶間腐蝕的能力和抗應(yīng)力腐蝕的能力，,工藝措施,選合適的焊法，即熱輸人最小，盡

15、量縮短在敏化溫度區(qū)間段的停留時間。 焊接參數(shù)：在保證質(zhì)量的前提下，采用小的焊接電流、最快的焊接速度。 操作方面盡量用窄焊縫、多道多層焊，每一道焊縫或每一層焊縫焊后，要等焊接處冷卻至室溫再進(jìn)行下一道或下一層的焊接；施焊中，不允許焊材在熔池中擺動， 強(qiáng)制焊接區(qū)的快速冷卻。 進(jìn)行固溶處理或穩(wěn)定化處理。固溶處理是把鋼加熱到單一奧氏體區(qū)（1050一1150），得到成分均勻的單相奧氏體組織，然后快冷，使高溫過飽和固溶體組織狀態(tài)保持到室溫。,3.刀狀腐蝕,刀狀腐蝕產(chǎn)生的原因 刀狀腐蝕簡稱刀蝕，它是焊接接頭中特有的一種晶間腐蝕，只發(fā)生在含有Ti、Nb等穩(wěn)定化元素的奧氏體不銹鋼焊接接頭中。腐蝕部位沿熔合線發(fā)展，

16、處于HAZ的過熱區(qū)，由于區(qū)域很窄（電弧焊一般為1.0一1.5mm），形狀有如刀削切口，故稱為刀狀腐蝕。,刀蝕產(chǎn)生的原因 也與Cr23C6沉淀造成貧鉻層有關(guān)。含有穩(wěn)定劑的奧氏體鋼，大部分碳與Ti、Nb形成TiC. NbC.焊接時在超過1200的過熱區(qū)，鈦和鈮的碳化物溶入A中。由于碳的擴(kuò)散強(qiáng)，故溶解的碳能迅速向晶界處遷移，冷卻后偏聚在晶界附近形成過飽和狀態(tài)，而鈦和鈮則因擴(kuò)散能力低而留于晶內(nèi)。如果焊接接頭在敏化溫度區(qū)間再次加熱時，過飽和的碳將在奧氏體晶界以Cr23C6形式析出，而Ti. Nb由于在奧比體相里的擴(kuò)散速度非常慢，很難遷移到晶界與碳再次結(jié)合，這樣Ti、Nb就失去了穩(wěn)定化元素的作用，使晶界形

17、成貧鉻層，在腐蝕介質(zhì)的作用下就會產(chǎn)生刀狀腐蝕。,防止刀狀腐蝕的措施,降低母材的含碳量。這是防止刀狀腐蝕的有效措施，超低碳奧氏體不銹鋼焊接接頭不會產(chǎn)生刀狀腐蝕。 采用合理的焊接工藝。在保證焊縫質(zhì)量的前提下，盡量選擇較小的熱輸入，以減小過熱區(qū)在高溫的停留時間，并注意避免在焊接過程中產(chǎn)生“中溫敏化”的效果；,（二）應(yīng)力腐蝕開裂(SCC）,應(yīng)力腐蝕開裂是在拉應(yīng)力和特定腐蝕介質(zhì)共同作用下而發(fā)生的一種破壞形式，隨著拉應(yīng)力的加大，發(fā)生破壞的時間縮短，當(dāng)拉應(yīng)力減小時，腐蝕量也隨之減小，并且不發(fā)生破壞。 奧氏體不銹鋼由于導(dǎo)熱性差、線脹系數(shù)大、屈服強(qiáng)度低，焊接時很容易變形，當(dāng)焊接變形受到限制時，焊接接頭中必然會殘

18、留較大的焊接殘余拉應(yīng)力，加速腐蝕介質(zhì)的作用。因此，奧氏體不銹鋼焊接接頭容易出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕開裂，,裂紋均發(fā)生在焊縫表面上，裂紋多平行且近似垂直焊接方向，裂紋細(xì)長并折曲，常常貫穿有黑色點(diǎn)蝕的部位。從表面開始向內(nèi)部擴(kuò)展，點(diǎn)蝕往往是裂紋的根源，裂紋通常表現(xiàn)為穿晶擴(kuò)展，裂紋尖端常出現(xiàn)分枝，裂紋整體為樹枝狀。嚴(yán)重的裂紋可穿過熔合線進(jìn)人熱影響區(qū)。,應(yīng)力腐蝕開裂的表面特征是,2防止應(yīng)力腐蝕開裂的措施,合理地設(shè)計接頭，避免腐蝕介質(zhì)在焊接接頭部位聚集，降低或消除焊接接頭應(yīng)力集中。 消除或降低接頭的殘余應(yīng)力。焊后消除應(yīng)力處理，加熱溫度在850 900之間才可得到比較理想的消除應(yīng)力效果；采用機(jī)械方法，如表面拋光、噴丸和

19、錘擊，造成表面產(chǎn)生壓應(yīng)力；結(jié)構(gòu)設(shè)計時要盡量采用對接接頭，避免十字交叉焊縫，單V形坡口改用雙Y形坡口。 正確選用材料。根據(jù)介質(zhì)的特性選用對應(yīng)力腐蝕開裂敏感性低的材料，一是母材的選用，二是焊接材料的選用。,單相奧氏體型不銹鋼焊接時，具有較高的熱裂紋敏感性。在焊縫和近縫區(qū)都有可能出現(xiàn)熱裂紋，這是最常見的焊縫凝固裂紋，也可能在HAZ或多層焊層間金屬出現(xiàn)液化裂紋。從裂紋的物理本質(zhì)上講，有凝固裂紋、液化裂紋和高溫低塑性裂紋等。,（三）焊接熱裂紋,1焊接接頭產(chǎn)生熱裂紋的原因,奧氏體型不銹鋼具有較大的熱裂紋敏感性，主要取決于鋼的化學(xué)成分、組織和性能特點(diǎn)。,A不銹鋼中的合金較多，尤其是含有一定數(shù)量的鎳，它易于硫

20、、磷等雜質(zhì)形成低熔點(diǎn)共晶，如Ni-S，Ni-P共晶熔點(diǎn)為645和 880，比Fe-S、 Fe-P共晶的熔點(diǎn)更低，危害性也更大。其它一些元素，如硅、硼、鈮等，也能形成有害的易熔晶間層，將促使熱裂紋的產(chǎn)生。 A不銹鋼焊縫結(jié)晶時，液固線間距大，凝固溫度范圍大，易形成方向性強(qiáng)的粗大柱狀晶組織，有利于有害雜質(zhì)元素的偏析，從而促使形成連續(xù)的晶間液膜，提高了熱裂紋的敏感性。 從A不銹鋼具有熱導(dǎo)率小、線膨脹系數(shù)大，延長了焊縫金屬在高溫停留時間，易產(chǎn)生較大的焊接殘余拉應(yīng)力，進(jìn)一步促進(jìn)焊接熱裂紋的產(chǎn)生。,(2)影響熱裂紋的因素,焊縫金屬組織 單相奧氏體對熱裂紋敏感 焊縫化學(xué)成分 S、P 等雜質(zhì)元素由于晶間形成低熔

21、點(diǎn)共晶，顯著增大熱裂紋敏感性； 焊接應(yīng)力 較大應(yīng)力時熱裂紋的必要條件；,防止產(chǎn)生焊接熱裂紋的主要措施,調(diào)整焊縫金屬為雙向組織 控制焊縫化學(xué)成分 主要是嚴(yán)格控制S、P和Ni等雜質(zhì) 正確選用焊接材料 用低氫焊條 采用合適焊接工藝 采用小線能量焊接，減小熔池過熱，避免形成粗大的柱狀晶，采用快速冷卻，減少偏析，提高抗裂性；多層焊時，要控制層間溫度，厚道焊縫要在前喊道冷卻到60.,4.奧氏體鋼焊縫的脆化,焊縫金屬的力學(xué)性能與鐵素體含量有一定的關(guān)系，如圖59所示。從圖可知，當(dāng)鐵素體含量增加時，奧氏體鉻鎳鋼焊縫金屬的強(qiáng)度提高，而塑性下降，從而使材料變脆。但適量的鐵素體有利于防止產(chǎn)生焊接熱裂紋，因而應(yīng)嚴(yán)格控制

22、鐵素體含量，使其既能防止產(chǎn)生熱裂紋，又對材料力學(xué)性能影響不大，一般鐵素體含量不超過5左右,二、奧氏體不銹鋼的焊接工藝,1焊前準(zhǔn)備 下料方法奧氏體不銹鋼一般不采用氧一乙炔火焰切割，常用機(jī)械切割、等離子弧械切割等離子弧切割或碳弧氣刨等方法下料和加工坡口 焊前清理焊前應(yīng)將坡口及其兩側(cè)2030mm范圍內(nèi)的油污、油脂等雜質(zhì)用丙酮消除干凈。清理完畢后，應(yīng)涂上白堊粉，防止飛濺損傷鋼材表面。,2.接頭形式與坡口尺寸,對于不同的板厚，根據(jù)不同的焊接方法設(shè)計接頭的形式和坡口尺寸。奧氏體不銹鋼典型的接頭形式和坡口尺寸見表5-4。,3.焊接材料的選擇,奧氏體不銹鋼焊接要求按“等成分原則”選擇焊材，以滿足奧氏體不銹鋼特

23、殊的使用性能，填充金屬的選擇主要考慮所獲得的熔敷焊縫的顯微組織。常用焊接方法焊接奧氏體不銹鋼的焊接材料選擇見表5-5。,4焊接方法的選擇,(1)焊條電弧焊奧氏體不銹鋼具有熱影響區(qū)小，易于保證質(zhì)量，適應(yīng)各種焊位置與不同板厚等特點(diǎn)。多選擇堿性焊條，因而常用直流反接電源。 焊接電流的選擇奧氏體不銹鋼焊條電弧焊時盡量采用小電流、快速焊，一般焊接電流比低碳鋼低20左右。,焊接電流的選擇 盡量采用小電流、快速焊，一般焊接電流比低碳鋼低20左右。 焊接施焊時應(yīng)采用短弧、高速焊，減小焊縫截面，不橫向擺動。多層焊時，每焊完一層焊縫后，應(yīng)徹底清除焊渣，層間溫度不能高于60，與腐蝕介質(zhì)接觸的焊縫應(yīng)在最后焊。焊后可采

24、取強(qiáng)冷措施，以縮短焊接區(qū)在450850溫度區(qū)間的停留時間。焊接開始時，不要在焊件上隨意引弧，以免損傷焊件表面，影響耐蝕性，收弧時必須填滿弧坑。 焊后熱處理為了防止晶間腐蝕，焊后可進(jìn)行固溶處理(加熱到10501100，然后迅速冷卻，穩(wěn)定奧氏體組織)。對含有Ti、Nb等穩(wěn)定化元素的不銹鋼，焊后可進(jìn)行穩(wěn)定化處理(850950，保溫2h)。,(2)埋弧焊 效率高，質(zhì)量穩(wěn)定，通常適用于中厚板(650mm)的焊接，但有時也用于薄板，由于在進(jìn)行埋弧焊時Cr、Ni元素?zé)龘p，可在焊絲或焊劑中給以補(bǔ)償。 焊接工藝參數(shù)的選擇見表57。 焊接工藝要點(diǎn) 由于熔深淺，坡口鈍邊不宜過大。焊接線能量及焊絲伸出長度均應(yīng)小于低碳

25、鋼的規(guī)范。,(3)氬弧焊 氬弧焊由于焊接熔池保護(hù)好、焊縫質(zhì)量可靠、電弧穩(wěn)定、熱量集中t焊接變形小，常用于奧氏體不銹鋼的薄件焊接。氬弧焊時應(yīng)選用直流正接電源。,55,一、珠光體耐熱鋼的成分和性能,珠光體耐熱鋼中Cr含量一般為0.5-9%，Mo含量一般為o5或1。合金元素Cr能形成致密的氧化膜，提高鋼的抗氧化性能， Cr1.5時：Cr 蠕變強(qiáng)度增加； Cr1.5時：Cr 蠕變強(qiáng)度降低； Mo是強(qiáng)化元素，熔點(diǎn)高達(dá)2625，使鋼的高溫強(qiáng)度和抗蠕變能力得到提高；同時，Mo可減少鋼材的熱脆性和提高鋼材的抗腐蝕能力。,56,若在CrM0鋼中加人少量的V、W、Nb、Ti等元素，可進(jìn)一步提高鋼的熱強(qiáng)性。 熱強(qiáng)性

26、系指耐熱鋼在高溫和載荷共同作用下抵抗塑性變形和破壞的能力。 珠光體耐熱鋼通常在退火狀態(tài)或正火+回火狀態(tài)供貨，當(dāng)合金元素含量小于2.5時，鋼的組織為珠光體+鐵素體；,57,二、珠光體耐熱鋼的焊接性,珠光體耐熱鋼的焊接性與低碳調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼相近，主要問題是熱影響區(qū)的硬化、冷裂紋、 軟化以及焊后熱處理或高溫長期使用中的再熱裂紋問題，如焊接材料選擇不當(dāng)，焊縫還有可能產(chǎn)生熱裂紋。,58,珠光體耐熱鋼中的Cr和Mo等都顯著提高鋼的淬硬性，Mo的作用比Cr大約50倍，這些合盒元素推遲了冷卻過程中的組織轉(zhuǎn)變，提高了奧氏體的穩(wěn)定性。在焊接線能量過小時，易出現(xiàn)淬硬組織；焊接線能量過大時，熱影響區(qū)晶粒又顯著變粗，因而使

27、焊接熱影響區(qū)的塑韌性都明顯降低。,1.熱影響區(qū)硬化,59,2再熱裂紋 珠光體耐熱鋼再熱裂紋傾向主要取決于鋼中碳化物形成元素的特性及含量。再熱裂紋與焊接工藝、焊接應(yīng)力及熱處理制度有關(guān)，一般出現(xiàn)在500700的焊接熱影響區(qū)的粗晶區(qū)內(nèi)。在實(shí)際工作中可采取以下措施防止珠光體再熱裂紋。,60,(1)采用高溫塑性高于母材的焊接材料，嚴(yán)格限制母材和焊接材料中的合金成分，特別是嚴(yán)格限制V、Ti、Nb等合金元素的含量到最低的程度； (2)將預(yù)熱溫度提高到250，層間溫度控制在300左右； (3)采用低線能量的焊接工藝，減小焊接過熱區(qū)寬度，細(xì)化晶粒； (4)選擇合適的熱處理制度、避免在敏感溫度區(qū)間停留較長時間。,

28、61,當(dāng)焊縫中擴(kuò)散氫含量過高、焊接線能量較小時，由于淬硬組織和擴(kuò)散氫的作用。常在珠光體耐熱鋼的焊接接頭中出現(xiàn)焊接冷裂紋。在實(shí)際生產(chǎn)中，可采用低氫焊條與適當(dāng)?shù)暮附泳€能量和預(yù)熱、后熱等措施避免焊接冷裂紋。,3.焊接冷裂紋,62,4回火脆性 CrMo鋼及其焊接接頭在350-500溫度區(qū)間長期運(yùn)行過程中發(fā)生劇烈脆變的現(xiàn)象稱為回火脆性。產(chǎn)生回火脆性的原因主要有兩方面：一是由于在回火溫度范圍內(nèi)長期加熱后P、AS、Sb、Sn等雜質(zhì)元素在奧氏體晶界偏析而引起的晶界淬化；二是Mn、Si等元素可促進(jìn)回火脆性。因此，為了防止回火脆性，應(yīng)嚴(yán)格控制有害雜質(zhì)元素含量，同時降低Mn、Si元素含量。,63,三、珠光體耐熱鋼的

29、焊接工藝,1.焊前準(zhǔn)備 一般焊件的坡口加工可采用火焰切割法，但切割邊緣會形成低塑性的淬硬層，往往會成為后續(xù)加工的開裂源。為了防止切割邊緣開裂，可采用如下措施： (1)對于所有厚度的2.25Cr-M03Cr-M0鋼和15mm以上的1.5Cr-Mo鋼板，切割前應(yīng)預(yù)熱150以上，切割邊緣應(yīng)作機(jī)械加工并用磁粉探傷方法檢查是否存在表面裂紋；,64,(2)對于15mm以下的125Cr-0 .5Mo鋼板和15mm以上的0 .5Mo鋼板，切割前應(yīng)預(yù)熱到100以上，切割邊緣應(yīng)作機(jī)械加工并用磁粉探傷方法檢查是否存在表面裂紋； (3)對于厚度在15mm以下的0.5Mo鋼板，切割前不必預(yù)熱，切割邊緣最好經(jīng)機(jī)械加工。,65,2焊接方法 珠光體耐熱鋼的